Horologihistorien fra Sundials til Atomic Ure
Sendt af Richard N Williams on Januar 7th, 2008
Menneskeheden har altid været optaget af at måle og registrere tiden. Tidtagning har været afgørende for udviklingen af civilisationer; fra at vide, hvornår man skal plante eller høste afgrøder på at identificere vigtige begivenheder i år.
Tiden har historisk været målt i forhold til bevægelsen af Jorden; en dag, er en omdrejning af planet; mens et år er en hel bane af Solen Kalendere blev udviklet fra så langt tilbage som 20,000 år siden, da jæger-samlere ridset linjer og stukket huller i pinde og knogler til eventuelt tælle dagene mellem faser af månen.
Civilisationer fra de gamle egyptere til Romerriget har brugt forskellige metoder til at opdage, hvad dag i året det er. Men måling tid, som det gik i løbet af dagen altid havde vist sig vanskeligt at tidlig menneskeheden. Solure var måske den første tid stykker, og de kan spore deres oprindelse tilbage over fem tusind år; når obelisker blev bygget, muligvis for at gøre det muligt at fortælle tid ved cast af deres skygger.
Men den tid, der blev sagt om en sol, var baseret på solens bevægelse i himlen, som ville afvige hele årstiderne og selvfølgelig ville ikke arbejde på overskyede dage eller om natten. Andre metoder som vandklocks eller timeglaset ville simpelthen fungere som rå timere. At fortælle tidspunktet på dagen ville vise sig vanskeligt med folk, der stole på sammenligninger som tidsreferencer som: "Så længe det ville tage en mand at gå kvart kvart."
Folk var afhængige af disse metoder og andre som ringetoner for at angive vigtige øjeblikke frem til 14-tallet, da mekaniske ure første gang dukkede op, som blev drevet af vægt og reguleret af en rippe og foliotflyvning (et gear system, der fremmer tandhjulet med jævne mellemrum eller 'flåter'). Disse ure var langt mere pålidelige end solceller eller andre metoder, der muliggjorde nøjagtig og pålidelig fortælling om tidspunktet på dagen for første gang i menneskets historie.
Det næste skridt fremad i horology kom i 17th århundrede, da pendulet blev udviklet for at hjælpe ure opretholde deres nøjagtighed. Ur til stillingen blev hurtigt udbredt, og det var ikke i yderligere tre hundrede år, at den næste revolutionerende skridt i horology ville finde sted; med udviklingen af elektroniske ure. Disse var baseret på bevægelsen af en vibrerende krystal (sædvanligvis kvarts) for at skabe et elektrisk signal med en nøjagtig frekvens.
Mens elektroniske ure var langt mere præcise end mekaniske ure, var det ikke før udviklingen af Atomic Clocks og omkring 50 år siden blev moderne teknologier som kommunikationssatellitter, GPS og globale computernetværk mulig.
Fleste atomure bruger resonans atomets cæsium 133 der vibrerer nøjagtigt ved en frekvens på 9,192,631,770 hvert sekund. Siden 1967 den internationale enhedssystem (SI) har defineret den anden som antal cyklusser fra dette atom, som gør atomure (undertiden benævnt cæsium oscillatorer) standarden for tidsmålinger.
Atomcykler er nøjagtige til mindre end 2 nanosekunder per dag, hvilket svarer til omkring et sekund i 1.4 millioner år. På grund af denne nøjagtighed er der udviklet en universel tidsskala UTC (Coordinated Universal Time eller Temps Universal Coordonné), der opretholder en kontinuerlig og stabil tidsskala og understøtter sådanne funktioner som spring sekunder - tilføjet for at kompensere for forsinkelsen af jordens rotation.
Atomkloder er dog ekstremt dyre og findes generelt kun i storskala fysiklaboratorier. NTP-servere (Network Time Protocol), som standardværktøjet til at opnå tidssynkronisering på computernetværk, kan dog synkronisere netværk til et atomur ved hjælp af enten Global Positioning System (GPS) netværk eller specialradio transmissioner.
Udviklingen af atomare ure, GPS og NTP tid servere har været afgørende for moderne teknologi, så computernetværk over hele verden, der skal synkroniseres til UTC.