Det globale positionssystem er en af ​​de mest anvendte teknologier i den moderne verden. Så mange mennesker er afhængige af netværket til enten satellitnavigation eller tidssynkronisering. De fleste trafikanter er nu afhængige af en form for GPS- eller mobiltelefonnavigation, og professionelle chauffører er næsten helt afhængige af dem.

Og det er ikke bare navigation, at GPS er nyttig til. Fordi GPS-satellitter indeholder atomur-det er de tidssignaler, som disse ure udsættes for, som bruges af satellitnavigationssystemer til præcist at udnytte positionering. De bruges som en primær kilde til tid til en lang række tidssensitive teknologier.

Trafiklys, CCTV-netværk, ATM-maskiner og moderne computernetværk har alle brug for nøjagtige kilder til tid for at undgå drift og sikre synkronitet. De fleste moderne teknologier, som f.eks. Computere, indeholder interne tidsstykker, men disse er kun enkle kvartsoscillatorer (lignende type ur som bruges i moderne ure), og de kan drifte. Dette fører ikke kun til, at tiden langsomt bliver unøjagtig, når enhederne er tilsluttet sammen, kan denne drev efterlade maskiner, der ikke kan samarbejde, da hver enhed kan have en anden tid.

Det er her, hvor GPS-nettet kommer ind, i modsætning til andre former for præcise tidskilder, er GPS tilgængelig overalt på planeten, er sikker (for et computernetværk modtages det eksternt til firewallen) og utrolig præcist, men GPS har en særskilte ulempe.

Mens det er tilgængeligt overalt på planeten, er GPS-signalet ret svagt og for at opnå et signal, hvad enten det er tidssynkronisering eller navigation, er der brug for et klart billede af himlen. Af denne grund er GPS-antennen grundlæggende for at sikre, at du får et signal af god kvalitet.

Som GPS-antenne skal gå udendørs, er det vigtigt, at det ikke kun er vandtæt, kan fungere i regnen og andre vejrelementer, men også modstandsdygtigt over for variationen i temperaturer oplevet gennem året.

En af de vigtigste årsager til GPS NTP-server fejl (de tidsservere, der modtager GPS-tidssignaler og distribuerer dem omkring et netværk ved hjælp af Network Time Protocol) er en fejlagtig eller fejlagtig antenne, så du sikrer, at GPS-antennen er vandtæt og modstandsdygtig overfor sæsonmæssige temperaturændringer kan eliminere risikoen for fremtidens tidssignal svigt.

Vandtæt GPS-antenne

En ny atomur, der er så præcis som nogen produceret, er udviklet af universitetet i Tokyo, som er så præcis, at det kan måle forskelle i jordens gravitationsfelt - rapporterer journal Nature Photonics.

Mens atomur er meget præcise og bruges til at definere den internationale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time), som mange computernetværk stole på for at synkronisere deres NTP-servere til, de er endelige i deres nøjagtighed.

Atomuret bruger oscillationerne af atomer, der udledes under forandringen mellem to energitilstande, men i øjeblikket er de begrænset af Dick-effekten, hvor støj og interferens genereret af laserne, der bruges til at læse frekvensen af ​​uret, gradvist påvirker tiden.

De nye optiske gitterklokke, der er udviklet af professor Hidetoshi Katori og hans team ved University of Tokyo, løser dette problem ved at fange de oscillerende atomer i et optisk gitter fremstillet af et laserfelt. Dette gør uret ekstremt stabilt og utrolig nøjagtigt.

Faktisk er uret så nøjagtigt, at professor Katori og hans hold tyder på, at det ikke kun kan man, at fremtidige GPS-systemer bliver nøjagtige til inden for et par inches, men kan også måle forskellen i jordens tyngdekraft.

Som det blev opdaget af Einstein i hans specielle og generelle relativitetsteorier, påvirkes tiden af ​​tyngdekraftens styrke. Jo stærkere tyngdekraften af ​​en krop, jo mere tid og rum er bøjet, sænker tiden.

Professor Katori og hans team tyder på, at deres klokker kan bruges til at finde olieaflejringer under jorden, da olie har en lavere densitet og derfor har en svagere tyngdekraft end sten.

På trods af dick-effekten brugte traditionelle atomur i øjeblikket UTC og synkroniserer computernetværk via NTP tid servere, er stadig meget nøjagtige og vil ikke drifte med et sekund i løbet af 100,000 år, der stadig er nøjagtige nok til de fleste præcise tidskrav.

For et århundrede siden var det mest præcise ur, der var til rådighed, et elektronisk kvartsklokke, der ville køre med en sekund om dagen, men da teknologien udviklede flere og mere præcise tidstykker blev påkrævet, så i fremtiden er det meget muligt, at denne nye generation af atomure vil være normen.

Som producent af NTP tid servere, synkronisere computernetværk og holde dem nøjagtige inden for få millisekunder af international UTC-tid (koordineret universal tid), tror vi ofte, at vi kan holde et godt stykke tid.

Tiden er imidlertid ophørt undvigende og er ikke den faste enhed, vi ofte antager, det er faktisk tid, og den tid, der er sagt på Jorden, er ikke konstant og påvirkes af alle mulige ting.

Siden Einsteins berømte ligning, E = MC² det er blevet erkendt, at tiden ikke er konstant, og at den eneste konstant i universet er lysets maksimale hastighed. Tid, som Einstein opdagede, er påvirket af tyngdekraft, hvilket gør tiden på Jorden kører lidt langsommere end tiden i dyb rum, ligeledes på planetariske kroppe med større masse end Jorden, tiden går endnu langsommere.

Tiden går langsommere, når du nærmer dig også meget hurtige hastigheder. Tidens egenskab, kendt som tidsudvidelse, blev opdaget af Einstein og betyder, at tiden tæt på lysets hastighed næsten står stille (og gør interstellær rejse mulighed for science fiction-forfattere).

I almindelighed oplever disse forskelle i tid, og det er ikke så meget, at tidenes nedbringelse forårsaget af jordens tyngdekraft er så minut, at der kræves meget præcise atomure til at måle det.

Men den tid, vi bruger til at styre vores liv, påvirkes også af andre faktorer. Siden mennesker først udviklede sig, har vi været vant til en dag, der varede lige over 24 timer. Men længden af ​​en dag på Jorden er ikke rettet, og har ændret sig i de sidste par milliarder år.

Hver dag på jorden adskiller sig fra den foregående til den næste. Ofte er disse forskelle små, men år efter år tilføjer forandringerne, da månens tyngdekraft og tidevandskræfter påvirker jordens drejning.

For at klare dette skal den globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time) justeres for at forhindre dagen i at gå ud af synkronisering (og vi slutter med middag om natten og midnat om dagen - selvom Jordens nuværende aftagning , det ville tage mange tusind år).

Justeringen i vores tid er kendt som spring sekunder, der tilføjes enten en eller to gange om året til UTC. Enhver bruger en NTP tidsserver (Network Time Protocol) for at synkronisere deres computernetværk, behøver du ikke bekymre dig, da NTP-servere automatisk vil tage højde for disse ændringer.

Det nylige og tragiske jordskælv, der har forladt så meget ødelæggelse i Japan, har også fremhævet et interessant aspekt ved måling af tid og jordens rotation.

Så kraftfuldt var jordskælvet 9.0 magnitude, det skiftede faktisk Jordaksen ved 165mm (6½ inches) ifølge NASA.

Skælvet, en af ​​de mest magtfulde følelser på Erath i de sidste årtusinder, ændrede fordeling af planetens masse, hvilket forårsager, at Jorden roterer på sin akse lidt hurtigere og derfor forkorter længden af ​​hver dag, der vil følge.

Heldigvis er denne ændring så lille, at det ikke er mærkbart i vores daglige aktiviteter, da jorden sænket med mindre end et par mikrosekunder (lidt over en milliont sekund), og det er ikke usædvanligt, at naturlige begivenheder sænker hastigheden af ​​jordens rotation.

Faktisk er udviklingen af ​​atomuret i 1950'erne blevet realiseret, at Jordens rotation ikke er kontinuerlig og faktisk har været stigende meget lidt, sandsynligvis i milliarder af år.

Disse ændringer i jordens rotation og længden af ​​en dag skyldes virkningerne af de bevægende oceaner, vinden og gravitationstræk af månen. Faktisk er det blevet anslået, at før menneskene ankom på Jorden, var længden af ​​en dag i Jurassic perioden (40-100 millioner år siden) en dags længde kun 22.5 timer.

Disse naturlige ændringer i jordens rotation og længden af ​​en dag er kun synlige for os takket være den præcise karakter af atomure som er nødt til at redegøre for disse ændringer for at sikre, at den globale tidsplan UTC (Koordineret Universal Time) ikke glider væk fra den gennemsnitlige soltid (med andre ord, middag skal forblive, når solen er højest i løbet af dagen).

For at opnå dette tilføjes ekstra sekunder til UTC. Disse ekstra sekunder er kendt som spring sekunder, og over tredive er blevet tilføjet til UTC siden 1970'erne.

Mange moderne computernetværk og teknologier er afhængige af UTC for at holde enhederne synkroniseret, normalt ved at modtage et tidssignal via en dedikeret NTP-tidsserver (Network Time Protocol).

NTP tid servere er designet til at rumme disse spring sekunder, hvilket gør det muligt for computersystemer og teknologier at forblive præcise, præcise og synkroniserede.

Når vi vil vide tiden, er det meget nemt at se på et ur, se eller en af ​​de utallige enheder, der viser tiden som vores mobiltelefoner eller computere. Men når det kommer til at indstille tiden, er vi afhængige af internettet, taleklokke eller nogen andre se; Men hvordan ved vi, at disse ure har ret, og hvem er det, der sikrer, at tiden er præcis overhovedet?

Traditionelt har vi baseret tid på Jorden i forhold til rotationen af ​​planet-24 timer om dagen, og hver time opdeles i minutter og sekunder. Men da atomklokker blev udviklet i 1950'erne, blev det snart klart, at Jorden ikke var et pålideligt kronometer, og at længden af ​​en dag varierer.

I den moderne verden med global kommunikation og teknologier som GPS og internettet er præcis tid meget vigtig, så det sikres, at der er en tidsskala, der holdes rigtig nøjagtig, er vigtig, men hvem er det der styrer global tid, og hvor præcis er det virkelig?

Den globale tid er kendt som UTC-koordineret Universal Time. Det er baseret på den tid, som atomklockerne fortæller, men giver kvoter for jordens spids ukorrekt ved at have lejlighedsvise spring sekunder tilføjet til UTC for at sikre, at vi ikke kommer ind i en position, hvor tiden går og slutter uden at have relation til dagslyset eller nat tid (så midnat er altid om dagen og middag er på dagen).

UTC styres af en konstellation af forskere og atomur over hele kloden. Dette gøres af politiske grunde, så ingen lande har fuldstændig kontrol over den globale tidsplan. I USA hjælper National Institute for Standards and Time (NIST) med at styre UTC og udsende et UTC-tidssignal fra Fort Collins i Colorado.

Mens i Det Forenede Kongerige gør det nationale fysiske laboratorium (NPL) det samme og sender deres UTC-signal fra Cumbria, England. Andre fysik laboratorier over hele verden har lignende signaler, og det er disse laboratorier, der sikrer, at UTC altid er korrekt.

For moderne teknologier og computernetværk muliggør disse UTC-transmissioner datasystemer over hele kloden til at blive synkroniseret sammen. Softwaren NTP (Network Time Protocol) bruges til at distribuere disse tidssignaler til hver maskine, hvilket sikrer perfekt synkronitet, mens NTP tid servere kan modtage radiosignaler udsendt af fysiklaboratorierne.

Timekeeping og nøjagtighed er vigtig i løbet af vores daglige liv. Vi har brug for at vide, hvor tidlige hændelser der sker for at sikre, at vi ikke går glip af dem, vi skal også have en kilde til præcis tid for at forhindre os i at være forsinkede; og computere og anden teknologi er lige så afhængige af tanden som vi er.

For mange computere og tekniske systemer er tiden i form af en tidsstempel den eneste håndgribelige ting, en maskine skal identificere, når hændelser skal forekomme, og i hvilken rækkefølge. Uden en tidsstempel er en computer ude af stand til at udføre nogen opgaver, selvom det er muligt at gemme data, uden at maskinen ved, hvilken tid det er.

På grund af denne afhængighed i tide har alle computersystemer indbyggede ure på deres printkort. Fælles er disse kvartsbaserede oscillatorer, svarende til de elektroniske ure, der anvendes i digitale armbåndsure.

Problemet med disse system ure er, at de ikke er meget præcise. Jo, for at fortælle tiden til menneskelige formål er de præcise nok; Imidlertid kræver maskiner ganske ofte en højere grad af nøjagtighed, især når enheder synkroniseres.

For computernetværk er synkronisering afgørende, da forskellige maskiner, der fortæller forskellige tidspunkter, kan føre til fejl og fejl i netværket til at udføre lige simple opgaver. Det svære med netværkssynkronisering er, at systemet ure bruges af computere for at holde tid kan drev. Og når forskellige ure diver af forskellige mængder, kan et netværk snart falde i disarray, da forskellige maskiner holder forskellige tider.

Af denne grund er disse systemklokker ikke afhængige af at tilvejebringe synkronisering. I stedet anvendes en langt mere præcis type ur: atomur.

Atomcykler drev ikke (mindst ikke mere end et sekund i en million år) og er også ideelle til at synkronisere computernetværk også. De fleste computere bruger softwareprotokollen NTP (Network Time Protocol), der bruger en enkelt atomur tid kilde, enten fra internettet eller mere sikkert eksternt via GPS eller radiosignaler, hvor det synkroniserer hver maskine på et netværk til.

Fordi NTP sikrer, at hver enhed holdes nøjagtig til denne kildetid og ignorerer de upålidelige systemklokker, kan hele netværket holdes synkroniseret med hver maskine inden for fraktioner af et sekund af hinanden.

Mens mange af os er opmærksomme på GPS (Globalt positionerings system) som navigationsværktøj, og mange af os har 'sat navs' i vores biler, men GPS-netværket har en anden brug, der også er vigtigt for vores daglige liv, men få mennesker indser det.

GPS-satellitter indeholder atomklocks, der overfører jord til et præcist tidssignal; Det er denne udsendelse, som satellitnavigationsenheder bruger til at beregne global position. Der er dog andre anvendelser til dette tidssignal udover navigation.

Næsten alle computernetværk holdes nøjagtige til et atomur. Dette skyldes, at mindre præcisioner på tværs af et netværk kan føre til problemer, fra sikkerhedsproblemer til tab af data. De fleste netværk bruger en form for NTP (Network Time Protocol) for at synkronisere deres netværk, men NTP kræver en hovedkilde, der skal synkroniseres til.

GPS er ideel til dette, ikke kun er det en atomklynge kilde, som NTP kan beregne UTC (Coordinated Universal Time) fra, hvilket betyder at netværket vil blive synkroniseret til alle andre UTC-netværk på kloden.

GPS er en ideel kilde til tid, da den er tilgængelig bogstaveligt overalt på planeten, så længe GPS-antennen har et klart billede af himlen. Og det er ikke kun computernetværk, der kræver atomur tid, alle slags teknologier kræver nøjagtig synkronisering: trafiklys, CCTV kameraer, flyvekontrol, internet servere, faktisk mange moderne applikationer og teknologi uden at vi indser, bliver holdt sandt ved GPS tid .

Top brug GPS som en kilde til tid, a GPS NTP-server er påkrævet. Disse tilsluttes routere, switche eller anden teknologi og modtager et regelmæssigt tidssignal fra GPS-satellitterne. Det NTP-server distribuerer derefter denne gang på tværs af netværket, idet protokollen NTP løbende kontrollerer hver enhed for at sikre, at den ikke drev.

GPS NTP-servere er ikke kun nøjagtige, de er også meget sikre. Nogle netværksadministratorer bruger internet tidsservere som en kilde til tid, men det kan føre til problemer. Ikke alene er nøjagtigheden af ​​mange af disse kilder tvivlsom, men signalerne kan kapres af ondsindet software, der kan krænke netværksbranden og forårsage kaos.

Mange moderne computernetværk kører nu Microsofts nyeste Windows 7-operativsystem, som har mange nye og forbedrede funktioner, herunder evnen til at synkronisere tiden.

Når en Windows 7-maskine startes op, modsiger operativsystemet automatisk i modsætning til tidligere inkarnationer af Windows til en tidsserver på tværs af internettet for at sikre, at netværket kører korrekt tid. Men selvom denne facilitet ofte er nyttig for private brugere, kan det medføre mange problemer for forretningsnettet.

For det første for at tillade denne synkroniseringsproces at ske, skal firmanavnet have en åben port (UDP 123) for at tillade den regelmæssige tidsoverførsel. Dette kan medføre sikkerhedsproblemer som ondsindede brugere, og bots kan udnytte den åbne port for at trænge ind i virksomhedens netværk.

For det andet, mens internettet tidsservere er ofte ret præcise, det kan ofte afhænge af din afstand fra værten, og enhver latens forårsaget af netværk eller internetforbindelse kan yderligere medføre unøjagtigheder, hvilket betyder, at systemet ofte kan være mere end flere sekunder væk fra den foretrukne UTC-tid (Koordineret Universal Time ).

Endelig er der som internetkilder stratum 2-enheder, det vil sige, at de er servere, der ikke modtager en førstehåndskodekode, men i stedet modtager en brugte håndkilde fra en stratum 1-enhed (dedikeret NTP tidsserver - Network Time Protocol), som også kan føre til unøjagtighed - disse stratum 2-forbindelser kan også være meget travlt og forhindre, at dit netværk får adgang til tiden i længere perioder med risiko for drift.

For at sikre nøjagtig, pålidelig og sikker tid til et Windows 7-netværk er der virkelig ingen erstatning end at bruge din egen stratum 1 NTP-tidsserver. Disse er let tilgængelige fra mange kilder og er ikke meget dyre, men den ro i sindet, de giver, er uvurderlig.

Stratum 1 NTP-tidsservere modtag et sikkert tidssignal direkte fra en atomurkilde. Tidsignalet er eksternt til netværket, så der er ingen fare for at det bliver kapret eller nødvendigt at have åbne porte i firewallen.

Da tidssignalerne kommer fra en direkte atomurkilde, er de desuden meget nøjagtige og lider ikke nogen latensproblemer. De anvendte signaler kan enten være via GPS (Global Positioning System satellitter har ombord atomklokker) eller fra radiotransmissioner udsendt af nationale fysiklaboratorier som NIST i USA (udsendt fra Colorado), NPL i Storbritannien (transmitteret form Cumbria) eller deres tyske tilsvarende (fra Frankfurt).

Vi tager det for givet, at en dag er 24 timer. Faktisk er vores krops cirkadiske rytme endelig indstillet til at klare en 24-time-dag. En dag på jorden var dog ikke altid 24 timer lang.

I de tidlige dage af Jorden var en dag utrolig kort - bare fem timer lang, men på tidspunktet for juraperioden, da dinosaurerne vandrede rundt om jorden, var en dag blevet forlænget til omkring 22.5 timer.

Selvfølgelig nu er en dag 24-timer og har været siden mennesker udviklede sig, men hvad har forårsaget denne gradvise forlængelse. Svaret ligger hos Månen.

Månen plejede at være meget tættere på Jorden og virkningen af ​​dens tyngdekraft var derfor meget stærkere. Da månen driver tidevandssystemer, var disse meget stærkere i jordens tidlige dage, og konsekvensen var, at jordens spindel bremset, bugseringen af ​​månens tyngdekraft og tidevandskræfter på jorden, der virker som en bremse på rotationen af planeten.

Nu er månen længere væk, og fortsætter med at bevæge sig væk endnu længere, men månens virkning virker stadig på Jorden, med den konsekvens, at Jordens dag stadig sænkes, omend minutiøst.

Med moderne atomure, er det nu muligt at redegøre for denne bremse og den globale tidsskala, der anvendes af de fleste teknologier for at sikre tidssynkronisering, UTC (Koordineret Universal Time), skal tage højde for denne gradvise afmatning, ellers på grund af atomklockers ekstreme nøjagtighed, ville til sidst dagen falde ind i natten, da jorden blev langsomt, og vi justerede ikke vores ure.

På grund af dette, en eller to gange om året, tilføjes et ekstra sekund til den globale tidsplan. Disse spring-sekunder, som de er kendt, er blevet tilføjet siden 1970'erne, da UTC blev først udviklet.

For mange moderne teknologier, hvor millisekundens nøjagtighed er påkrævet, kan det medføre problemer. Heldigvis med NTP tid servere (Network Time Protocol) disse spring sekunder indregnes automatisk, så enhver teknologi tilsluttet en NTP-server behøver ikke bekymre sig om denne uoverensstemmelse.

NTP-servere bruges af tidskänslig teknologi og computernetværk verden over for at sikre præcis og præcis tid hele tiden, uanset hvad de himmellegemer gør.

Næsten alle enheder synes at have et ur knyttet til det i disse dage. Computere, mobiltelefoner og alle de andre gadgets, vi bruger, er alle gode kilder til tiden. Sikre, at uanset hvor du er et ur, er det aldrig langt væk - men det var ikke altid sådan.

Urproduktionen i Europa startede omkring det fjortende århundrede, da de første simple mekaniske ure blev udviklet. Disse tidlige enheder var ikke meget præcise, og de tabte måske op til en halv time om dagen, men med udviklingen af ​​pendler blev disse enheder mere og mere præcise.

Imidlertid var de første mekaniske al-klokker ikke de første mekaniske enheder, der kunne fortælle og forudsige tid. Det ser faktisk ud til, at europæere var over femten hundrede år for sent med deres udvikling af tandhjul, tandhjul og mekaniske ure, som de gamle tidligere var kommet for første gang.

I begyndelsen af ​​det tyvende århundrede blev en messing maskine opdaget i et skibbrud (Antikythera wreck) ud for Grækenland, hvilket var en enhed som kompleks som enhver ur lavet i Europa op i middelalderen. Mens Antikythera-mekanismen ikke er strengt et ur - det var designet til at forudsige kredsløb af planeter og årstider, solformørkelser og endog de gamle olympiske lege - men er lige så præcis og kompliceret som schweiziske ure fremstillet i Europa i det nittende århundrede.

Mens europæere måtte genvinde fremstillingen af ​​sådanne præcise maskiner, har urproduktionen været dramatisk siden da. I de sidste hundrede år har vi set fremkomsten af ​​elektroniske ure ved hjælp af krystaller som kvarts for at holde tid til fremkomsten af ​​atomur, der anvender atomernes resonans.

Atomiske ure er så nøjagtige, at de ikke vil drive med endnu et sekund i hundrede tusind år, hvilket er fænomenalt, når man overvejer at selv kvarts digitale ure vil drive flere sekunder efter dag.

Mens få mennesker nogensinde har set et atomur, da de er klare og komplicerede enheder, der kræver hold af mennesker til at holde dem i drift, styrer de stadig vores liv.

Meget af de teknologier, vi er bekendt med som internet- og mobilnetværk, styres alle af atomur. NTP tid servere (Network Time Protocol) bruges til at modtage atomur-signaler, der ofte udsendes af store fysiklaboratorier eller fra satellitsignalerne GPS (Global Positioning System).

NTP-servere Derefter distribuere tiden omkring et computernetværk, der justerer systemets ure på individuelle maskiner for at sikre, at de er korrekte. Typisk kan et netværk af hundreder og endda tusindvis af maskiner holdes synkroniseret sammen til en atomur tid kilde ved hjælp af en enkelt NTP tidsserver, og hold dem nøjagtige til inden for få millisekunder af hinanden (få tusindedele af et sekund).