Atomiske ure er det ultimative inden for timekeeping enheder. Deres nøjagtighed er utroligt, da et atomur ikke vil glide med så meget som et sekund inden for en million år, og når det sammenlignes med de næste bedste chronometre, som f.eks. Et elektronisk ur, der kan køre med et sekund om en uge, en atomur er utrolig mere præcis.

Atomiske ure anvendes verden over og er hjertet i mange moderne teknologier, der gør det muligt for en lang række applikationer, som vi tager for givet. Internethandel, satellitnavigering, flyvekontrol og international bank er alle brancher, der er afhængige af

De styrer også verdens tidsplan, UTC (Koordineret Universal Time), som holdes sande ved en konstellation af disse ure (selv om UTC skal justeres for at imødekomme forsinkelsen af ​​jordens spin ved at tilføje spring sekunder).

Computernetværk skal ofte køres synkroniseret til UTC. Denne synkronisering er afgørende i netværk, der udfører tidsfølsomme transaktioner eller kræver et højt sikkerhedsniveau.

Et computernetværk uden tilstrækkelig tidssynkronisering kan forårsage mange problemer, herunder:

Tab af data

• Vanskeligheder ved at identificere og logge fejl
• Øget risiko for sikkerhedsbrud.
• Kan ikke foretage tidsfølsomme transaktioner

Af disse grunde skal mange computernetværk synkroniseres til en kilde til UTC og opbevares så nøjagtige som muligt. Og selv om atomur er store voluminøse enheder, der holdes inden for rammerne af fysiklaboratorier, er det meget nemt at bruge dem som en kilde til tid.

Network Time Protocol (NTP) er en softwareprotokol designet udelukkende til synkronisering af netværk og computersystemer og ved hjælp af a dedikeret NTP-server tiden fra et atomur kan modtages af tidsserveren og distribueres rundt om netværket ved hjælp af NTP.

NTP-servere brug radiofrekvenser og mere almindeligt GPS-satellitsignalerne til at modtage atomurets timingssignaler, som derefter spredes over hele netværket med NTP regelmæssigt at justere hver enhed for at sikre, at den er så nøjagtig som muligt.

Når du tælles ned på nytårsaften for at markere begyndelsen af ​​det næste år, begyndte du på 10 eller 11? De fleste revelers ville have regnet ned fra ti, men de ville have været for tidlige i år, da der blev tilføjet et ekstra sekund til sidste år - springet andet.

Spræng sekunder indføres normalt en eller to gange om året (normalt på nytårsaften og i juni) for at sikre den globale tidsplan UTC (Koordineret Universal Time) falder sammen med den astronomiske dag.

Sprang sekunder er blevet brugt siden UTC blev først implementeret, og de er et direkte resultat af vores nøjagtighed i timekeeping. Problemet er det moderne atomure er langt mere præcise timekeeping enheder end jorden selv. Det blev lagt mærke til, at atomklokker først blev udviklet, at længden af ​​en dag, en gang syntes at være nøjagtigt 24 timer, varierede.

Variationerne er forårsaget af Jordens rotation, som påvirkes af Jordens Jordens Tyngdekraft og Tidevandsstyrker, som alle minutielt sænker Jordens Drejning.

Denne rotationsbremsning, mens den kun er lille, hvis den ikke er tjekket, vil UTC-dagen snart gå ind i den astronomiske nat (om end i flere tusinde år).

Beslutningen om, hvorvidt der er brug for et andet skridt, er den internationale jordrotationstjeneste (IERS), men Leap Seconds er ikke populære hos alle, og de kan forårsage potentielle problemer, når de introduceres.

UTC bruges af NTP tid servere (Network Time Protocol) som en tidsreference til at synkronisere computernetværk og anden teknologi, og forstyrrelsen, der kan forårsage sprængs sekunder, anses for ikke at være besværet.

Men andre, som astronomer, siger, at manglende at holde UTC i tråd med den astronomiske dag ville gøre studiet af himlen næsten umuligt.

Det sidste spring andet indsat før denne var i 2005, men der har været i alt 23 sekunder tilføjet til UTC siden 1972.

Uanset hvor vi er i verden, har vi alle brug for at kende tiden på et tidspunkt i dag, men medens hver dag varer i samme tid uanset hvor du er på jorden, bruges den samme tidsskala ikke globalt.

Det upraktiske, at australierne skal vågne op på 17.00, eller de i USA, der skal starte arbejde på 14.00, ville udelukke at sagsøge en enkelt tidsskala, selv om ideen blev drøftet, da Greenwich blev udnævnt til den officielle førende meridian (hvor datelinjen officielt er) for verden nogle 125 år siden.

Mens ideen om en global tidsplan blev afvist af ovenstående grunde, blev det senere besluttet, at 24 langsgående linjer ville opdele verden op i forskellige tidszoner. Disse vil udsende fra GMT omkring med dem på den modsatte side af planeten er + 12 timer.

Men ved 1970'ernes betydning medførte en vækst i globale kommunikation, at en universel tidsskala endelig blev vedtaget og stadig er i stor udstrækning i dag, selv om mange mennesker aldrig har hørt om det.

UTC, Koordineret Universal Time, er baseret på GMT (Greenwich Meantime), men holdes af en konstellation af atomur. Det tegner også for variationer i jordens rotation med yderligere sekunder kendt som "spring sekunder", der tilføjes en gang to gange om året for at modvirke forsinkelsen af ​​jordens spinding forårsaget af tyngdekraft og tidevandskræfter.

Mens de fleste mennesker aldrig har hørt om UTC eller bruger det direkte, synkroniseres deres indflydelse på vores liv i uendelig med computernetværk til UTC via NTP tid servere (Network Time Protocol).

Uden denne synkronisering til en enkelt tidsplan vil mange af de teknologier og applikationer, vi tager for givet i dag, være umuligt. Alt fra global handel på aktier og aktier til internet shopping, email og social networking er kun muliggjort takket være UTC og NTP tidsserver.

DCF 77-signalet er en langbølgeoverførselsudsendelse ved 77 KHz fra Frankfurt i Tyskland. DCF -77 overføres af Physikalisch-Technische Bundesanstalt, det tyske nationale fysiklaboratorium.

DCF-77 er en nøjagtig kilde til UTC-tid og er genereret af atomure, der sikrer dens præcision. DCF-77 er en nyttig kilde til tid, der kan vedtages over hele Europa af teknologier, der kræver en nøjagtig tidsreference.

Radiostyrede ure og netværk tidsservere modtage tidssignalet og i tilfælde af tidsservere distribuere dette tidssignal på tværs af et computernetværk. Det meste computernetværk bruger NTP til at distribuere DCF 77-tidssignalet.

Der er fordele ved at bruge et signal som DCF til tidssynkronisering. DCF er langbølge og er derfor modtagelig for interferens fra andre elektriske apparater, men de kan trænge igennem bygninger, der giver DCF-signalet en fordel i forhold til den anden kilden til UTC-tid, der normalt er tilgængelig - GPS (Global Positioning System) - som kræver en åben visning af sky for at modtage satellit transmissioner.

Andre langbølgesignaler er tilgængelige i andre lande, der ligner DCF-77. I Storbritannien sendes MSF-60-signalet af NPL (National Physical Laboratory) fra Cumbria, mens NIST (National Institute of Standards and Time) sender WVBB-signalet fra Boulder, Colorado.

NTP tid servere er en effektiv metode til at modtage disse lange bølgekransmissioner og derefter bruge tidskoden som en synkroniseringskilde. NTP-servere kan modtage DCF, MSF og WVBB samt mange af dem også også i stand til at modtage GPS signalet.

Fra de tidlige dage af den industrielle revolution, da jernbanelinjer og telegraf spænder over tidszoner, viste det sig, at der var behov for en global tidsskala, der ville gøre det muligt at bruge samme tid uanset hvor du var i verden.

Det første forsøg på en global tidsplan var GMT - Greenwich Meantime. Dette var baseret på Greenwich Meridianen, hvor solen er direkte over på 12 middagstid. GMT blev valgt, primært på grund af det britiske imperiums indflydelse på resten, hvis kloden.

Andre tidsskalaer var blevet udviklet sådan britisk jernbanetid, men GMT var første gang et virkelig globalt system af tid blev brugt over hele verden.

GMT forblev som den globale tidsplan gennem første halvdel af det tyvende århundrede, selvom folk begyndte at henvise til som UT (Universal Time).

Men da atomklokker blev udviklet i midten af ​​det tyvende århundrede, blev det snart klart, at GMT ikke var tilstrækkelig nok. En global tidsplan baseret på den tid, som atomklokkerne fortalte, var ønsket at repræsentere disse nye nøjagtige chronometre.

International Atomic Time (TAI) blev udviklet til dette formål, men problemer med at bruge atomur blev snart synlige.

Man mente, at jordens revolution på sin akse var en nøjagtig 24-time. Men takket være atomklokker blev det opdaget, at Jordens spin varierer, og siden 1970'erne har været langsomt. Denne forsinkelse af jordens rotation skulle nødvendigvis tages i betragtning, da uoverensstemmelserne kunne bygge op, og natten ville langsomt glide ind i dag (om end i mange årtusinder).

Koordineret Universal Time blev udviklet for at imødegå dette. Baseret på både TAI og GMT giver UTC mulighed for at bremse Jordens rotation ved at tilføje spring sekunder hvert år eller to (og nogle gange to gange om året).

UTC er nu en virkelig global tidsplan og er vedtaget af nationer og teknologier over hele kloden. Computernetværk er synkroniseret til UTC via netværk tidsservere og de bruger protokollen NTP for at sikre nøjagtighed.

Atomiske ure er et vidunder sammenlignet med andre former for timekeepers. Det ville tage over 100,000 år for et atomur til at tabe et sekund i tide, hvilket er svimlende, især når du sammenligner det med digitale og mekaniske ure, der kan drive så meget om dagen.

Men atomure er ikke praktiske stykker udstyr til at have omkring kontoret eller hjemme. De er omfangsrige, dyre og kræver laboratoriebetingelser til at fungere effektivt. Men at gøre brug af et atomur er ligefrem nok, især som atombevægere gerne NIST (National Institute of Standards and Time) og NPL (National Physical Laboratory) udsendte tiden som forklaret af deres atomur på kortbølgeradio.

NIST sender sit signal, kendt som WWVB fra Boulder, Colorado, og det udsendes på ekstremt lav frekvens (60,000 Hz). Radiobølgerne fra WWVB-stationen kan dække alle kontinentale USA plus meget af Canada og Mellemamerika.

NPL-signalet sendes i Cumbria i Storbritannien, og det transmitteres langs tilsvarende frekvenser. Dette signal, kendt som MSF, er tilgængeligt i det meste af Storbritannien, og lignende systemer er tilgængelige i andre lande som Tyskland, Japan og Schweiz.

Radiostyrede atomure modtager disse lange bølgesignaler og korrigerer sig i overensstemmelse med enhver drift, som uret opdager. Computernetværk drager også fordel af disse atomklocksignaler og bruger protokollen NTP (Network Time Protocol) og dedikeret NTP tid servere at synkronisere hundreder og tusindvis af forskellige computere.

En af verdens mest præcise atomure skal lanceres i kredsløb og vedhæftes til International Space Station (ISS) takket være en aftale underskrevet af det franske rumbureau.

FARAO'en (Projet d'Horloge Atomique par-Orbite) atomuret er fastgjort til ISS'en i et forsøg på at mere præcist teste Einsteins teori om forholdsvis såvel som at øge nøjagtigheden af ​​koordineret universel tid (UTC) blandt andre geodesi eksperimenter.

PHARAO er en næste generation af cesium atomur med en nøjagtighed, der svarer til mindre end et sekunds drift hvert 300,000 år. PHARAO skal lanceres af Den Europæiske Rumorganisation (ESA) i 2013.

Atomsklokke er de mest nøjagtige tidskriftsenheder til rådighed for menneskeheden, men de er modtagelige for ændringer i tyngdekraftstræk, som forudsagt af Einsteins teori, da tiden selv er slewed af Jordens træk. Ved at placere denne præcise atomur i kredsløb mindskes virkningen af ​​Jordens tyngdekraft, så PHARAO kan være mere præcis end jordbaseret ur.

Mens atomure er ikke nye til kredsløb, lige så mange satellitter; herunder GPS-netværket (Global Positioning System) indeholder atomur, vil PHARAO imidlertid være blandt de mest præcise ure, der nogensinde er lanceret i rummet, så det kan bruges til langt mere detaljeret analyse.

Atomiske ure har eksisteret siden 1960, men deres stigende udvikling har banet vejen for mere og mere avancerede teknologier. Atomiske ure danner grundlaget for mange moderne teknologier fra satellitnavigation, så computernetværk kan kommunikere effektivt over hele kloden.

Computer netværk modtage tidssignaler fra atomur via NTP tid servere (Network Time Protocol), som nøjagtigt kan synkronisere et computernetværk inden for et par millisekunder af UTC.

På trods af at være i mere end tyve år, har den nuværende favoriserede tidsprotokol af de fleste netværk, NTP (Network Time Protocol) en vis konkurrence.

I øjeblikket bruges NTP til at synkronisere computernetværk ved hjælp af netværk tidsservere (NTP-servere). I øjeblikket kan NTP synkronisere et computernetværk til nogle få millisekunder.

Præcisionstidsprotokollen (PTP) eller IEEE 1588 er udviklet til lokale systemer, der kræver meget høj nøjagtighed (til nano-andet niveau). I øjeblikket er denne type nøjagtighed ud over kapaciteten af NTP.

PTP kræver et master- og slaverelationsskib i netværket. En to-trins proces er nødvendig for at synkronisere enheder ved hjælp af IEEE 1588 (PTP). For det første måles bestemmelsen af ​​hvilken enhed en mester er påkrævet, så forskydninger og naturlige netværksforsinkelser måles. PTP bruger den bedste Master Clock-algoritme (BMC) til at bestemme hvilket ur på netværket, der er mest nøjagtigt, og det bliver mesteren, mens alle andre ure bliver slaver og synkroniseres til denne mester.

IEEE (Institut for Elektriske og Elektroniske Ingeniører) beskriver IEEE 1588 eller (PTP) som designet til at "fylde en niche, der ikke fungerer godt af en af ​​de to dominerende protokoller, NTP og GPS. IEEE 1588 er designet til lokale systemer, der kræver meget høje præcisioner ud over dem, der kan opnås ved hjælp af NTP. Den er også designet til applikationer, der ikke kan bære omkostningerne ved en GPS-modtager ved hver knudepunkt, eller for hvilke GPS-signaler der ikke er tilgængelige. "(Citeret i Wikipedia)

PTP kan give nøjagtighed til nogle få nanosekunder, men denne type nøjagtighed er ikke påkrævet af de fleste netbrugere, men målrettet brug af PTP ser ud til at være mobilt bredbånd og andre mobile teknologier, da PTP understøtter tidssvarende information, der bruges af fakturering og serviceniveauaftale rapporteringsfunktioner i mobilnet.

Fra armbåndsure til atomure og NTP-tidsservere, forståelsen af ​​tid er blevet afgørende for mange moderne teknologier som satellitnavigation og global kommunikation.

Fra tidens udvidelse til virkningerne af tyngdekraften til tiden har tiden mange mærkelige og vidunderlige facetter, som forskere kun begynder at forstå og udnytte. Her er nogle interessante, mærkelige og usædvanlige fakta om tid:

• Tiden er ikke adskilt fra rummet, men tiden præciserer, hvad Einstein kaldte fire dimensional rumtid. Rumtiden kan forvrænges af tyngdekraft, hvilket betyder, at tiden sænker jo større gravitationspåvirkningen. Tak til atomure, kan tiden på jorden måles ved hver efterfølgende tomme over jordens overflade. Det betyder, at hver krops fødder er yngre end deres hoved, da tiden går langsommere, jo lavere til jorden får du.

• Tid er også påvirket af hastigheden. Den eneste konstant i universet er lysets hastighed (i et vakuum), som altid er det samme. På grund af Einsteins berømte relativitetsteorier, som alle rejser tæt på lysets hastighed, ville en rejse til en observatør, der ville have taget tusindvis af år, være gået inden for få sekunder. Dette kaldes tidsudvidelse.

• Der er intet i nutidens fysik, der forbyder tidsrejse både frem og tilbage i tiden.

• Der er 86400 sekunder om dagen, 600,000 om ugen, mere end 2.6 millioner om en måned og mere end 31 millioner om året. Hvis du bor for at være 70 år, så har du levet igennem mere end 5.5 milliarder sekunder.

• En nanosekund er en milliardedel af et sekund eller omtrent den tid det tager at tage lys om 1-fod (30 cm).

• En dag er aldrig 24 timer lang. Jordens rotation går gradvist frem, hvilket betyder, at den globale tidsskala UTC (koordineret universeltid) skal have spring sekunder tilført en eller to gange om året. Disse spring sekunder indregnes automatisk i enhver ursynkronisering, der bruger NTP (Network Time Protocol) såsom a Dedikeret NTP-tidsserver.

tidssynkronisering er afgørende for mange af de applikationer, vi gør på internettet i disse dage; internet banking, online reservation og endda online auktioner kræver alle netværkssynkronisering.

Manglende at sikre, at deres servere er tilstrækkeligt synkroniserede ville betyde, at mange af disse applikationer ville være umulige at opnå; sæde forbehold kunne sælges mere end en gang, lavere bud kunne vinde internet auktioner og det ville være muligt at trække dig livsopsparing fra banken to gange, hvis de ikke havde tilstrækkelig synkronisering (godt for dig ikke for banken).

Selv computernetværk, der på grund af det ikke er afhængige af tidsfølsomme transaktioner, skal også synkroniseres tilstrækkeligt, da det kan være næsten umuligt at spore fejl eller beskytte systemet mod ondsindede angreb, hvis tidsstemplerne er forskellige fra forskellige maskiner på netværket .

Mange organisationer vælger at bruge internet tidsservere som en kilde til UTC (Koordineret Universal Time) - den atomurstyrede globale tidsskala. Selv om der er mange sikkerhedsproblemer ved at gøre det, som at efterlade et hul i firewall'en for at kommunikere med tidsserveren og ikke have nogen godkendelse til tidssynkroniseringsprotokol NTP (Network Time Protocol).

Men ved at sige, at mange netværksadministratorer stadig vælger at bruge online-tidsservere som en UTC-kilde, uanset sikkerhedsmæssige konsekvenser, selvom der er andre problemer, som administratorer skal være opmærksomme på. På internettet er der to typer tidsserver - stratum 1 og stratum 2. Stratum 1-servere modtager et tidssignal direkte fra et atomur, mens stratum 2-servere modtager et tidssignal fra en stratum 1-server. De fleste internetstratum 1-servere er lukket - utilgængelige for de fleste administratorer, og der kan være en vis mangel på nøjagtighed ved brug af en stratum 2-server.

For den mest nøjagtige, sikre og præcise timing information eksterne NTP-tidsservere er den bedste mulighed, da disse er stratum 1-enheder, der kan synkronisere hundredvis af maskiner på et netværk til nøjagtig samme UTC-tid.