Czy zegar atomowy jest radioaktywny?

An zegar atomowy utrzymuje czas lepiej niż jakikolwiek inny zegar. Mają nawet więcej czasu niż rotacja Ziemi i ruch gwiazd. Bez zegara atomowego nawigacja GPS byłaby niemożliwa, Internet nie zsynchronizowałby się, a pozycja planet nie byłaby znana z wystarczającą dokładnością, aby sondy kosmiczne i lądowniki mogły być uruchamiane i monitorowane.

Zegar atomowy nie jest radioaktywny, nie polega na rozpadzie atomowym. Przeciwnie, zegar atomowy ma oscylującą masę i sprężynę, podobnie jak zwykłe zegary.

Duża różnica między standardowym zegarem w twoim domu a zegarem atomowym polega na tym, że oscylacja w zegarze atomowym znajduje się pomiędzy jądrem atomu a otaczającymi go elektronami. Ta oscylacja nie jest dokładnie równoległa do koła balansu i sprężyny zegarkowej zegarka, ale faktem jest, że oba używają oscylacji, aby śledzić upływ czasu. Częstotliwości oscylacji w atomie są określane przez masę jądra oraz grawitację i elektrostatyczną "sprężynę" między dodatnim ładunkiem na jądrze a otaczającą go chmurą elektronową.

Jakie są rodzaje zegarów atomowych?

Dzisiaj, chociaż istnieją różne rodzaje zegarów atomowych, zasada stojąca za nimi pozostaje taka sama. Główna różnica jest związana z użytym elementem i sposobami wykrywania, kiedy zmienia się poziom energii. Różne rodzaje zegara atomowego to:

Zegar atomowy cezu wykorzystuje wiązkę atomów cezu. Zegar oddziela atomy cezu o różnych poziomach energii za pomocą pola magnetycznego.

Zegar atomowy wodoru utrzymuje atomy wodoru na wymaganym poziomie energetycznym w pojemniku ze ścianami specjalnego materiału, dzięki czemu atomy nie tracą zbyt szybko swojego wyższego stanu energetycznego.

Zegar atomowy Rubidium, najprostszy i najbardziej kompaktowy ze wszystkich, używa szklanej celi z gazu rubidowego, która zmienia swoją absorpcję światła na częstotliwości rubidu optycznego, gdy częstotliwość mikrofalowa otoczenia jest odpowiednia.

Najdokładniejszy obecnie dostępny komercyjny zegar atomowy wykorzystuje atom cezu i normalne pola magnetyczne i detektory. Ponadto, atomy cezu są zatrzymywane przez odbijanie wiązek laserowych w tył iw przód, zmniejszając niewielkie zmiany częstotliwości w wyniku efektu Dopplera.

Kiedy powstał zegar atomowy? zegar atomowy

W 1945 profesor fizyki z Uniwersytetu Kolumbijskiego, Isidor Rabi, zasugerował, że można by zbudować zegar z techniki opracowanej w 1930, zwanej rezonansem magnetycznym wiązki atomowej. Wg 1949, National Bureau of Standards (NBS, obecnie Narodowy Instytut Standardów i Technologii, NIST) ogłosił pierwszy na świecie zegar atomowy wykorzystujący cząsteczkę amoniaku jako źródło drgań, a przez 1952 ogłosił pierwszy atomowy zegar wykorzystujący atomy cezu jako źródło drgań, NBS-1.

W 1955, National Physical Laboratory (NPL) w Anglii zbudował pierwszy atomowy zegar cezowy używany jako źródło kalibracji. W ciągu następnej dekady powstały bardziej zaawansowane formy zegarów atomowych. W 1967 13-ta Konferencja Generalna ds. Miar i Miar określiła SI jako drugą na podstawie wibracji atomu cezu; światowy system utrzymania czasu nie miał już w tym momencie astronomicznej podstawy! NBS-4, najbardziej stabilny na świecie zegar atomowy cezu, został ukończony w 1968 i był wykorzystywany w 1990-ach jako część systemu czasu NPL.

W 1999 NPL-F1 rozpoczął działanie z niepewnością części 1.7 w 10 do mocy 15th lub dokładności do około jednej sekundy w ciągu 20 milionów lat, co czyni go najdokładniejszym zegarem atomowym jaki kiedykolwiek powstał (wyróżnienie dzielone z podobnym standardem w Paryż).

Jak mierzony jest czas zegara atomowego?

Właściwa częstotliwość dla konkretnego rezonansu cezowego jest teraz określona przez międzynarodowe porozumienie jako 9,192,631,770 Hz, tak że po podzieleniu przez tę liczbę, wynik jest dokładnie 1 Hz, lub 1 cykl na sekundę.

Dokładność długoterminowa osiągnięta dzięki nowoczesnemu zegarowi atomowemu cezu (najbardziej powszechny typ) jest lepsza niż jedna sekunda na milion lat. Zegar atomowy wodoru wykazuje lepszą krótkoterminową (jeden tydzień) dokładność, około 10 razy dokładność zegara atomowego cezu. Dlatego zegar atomowy zwiększył dokładność pomiaru czasu około miliona razy w porównaniu z pomiarami przeprowadzonymi za pomocą technik astronomicznych.

Synchonizowanie do zegara atomowego

Najprostszym sposobem synchronizacji z zegarem atomowym jest użycie a dedykowany serwer NTP. Urządzenia te otrzymają sygnał zegarowy GPS atomowy lub fale radiowe z miejsc takich jak NIST lub NPL.

Atomowy odbiornik zegara MSF

Kontrolujący sygnał radiowy dla National Physical LaboratoryZegar atomowy transmitowany jest w sygnale MSF 60kHz za pośrednictwem nadajnika przy CumbriaAnthorn, obsługiwanego przez British Telecom. Ten radiowy sygnał czasu atomowego powinien mieć zasięg około 1,500 km lub 937.5 mil. Wszystkie Wyspy Brytyjskie są oczywiście w tym zasięgu.
Narodowe Laboratorium Fizyczne pełni rolę strażnika krajowych standardów czasowych, aby zapewnić, że brytyjska skala czasowa zgadza się ze skoordynowanym czasem uniwersalnym (UTC) z najwyższymi poziomami dokładności i że czas ten będzie dostępny w całej Wielkiej Brytanii. Przykładowo, MSF (MSF będący trzyliterowym sygnałem wywoławczym identyfikującym źródło sygnału) transmisja radiowa zapewnia sygnał czasowy dla elektronicznego obrotu akcjami, zegarów na większości stacji kolejowych i dla zegara mówionego BT.

Zegar atomowy DCF odbiorca

Sterujący sygnał radiowy dla niemieckiego zegara jest przesyłany za pomocą długiej fali z nadajnika DCF 77kHz w Mainflinger, niedaleko Dieburg, jakieś 25 km na południowy wschód od Frankfurtu - nadajnik niemieckich narodowych standardów czasowych. Działa podobnie do nadajnika Cumbria, jednak istnieją dwie anteny (maszty radiowe), dzięki czemu sygnał czasu atomowego w radiu może być utrzymywany przez cały czas.

Fala długa jest preferowaną częstotliwością radiową do transmisji sygnałów binarnych z kodem czasowym z zegarem czasu radiowego, ponieważ działa ona najbardziej konsekwentnie w stabilnej dolnej części jonosfery. Dzieje się tak dlatego, że sygnał długofalowy przenoszący kod czasowy do zegarka przemieszcza się na dwa sposoby; bezpośrednio i pośrednio. Pomiędzy 700 km (437.5 miles) a 900 km (562.5 miles) każdego z nadajników fala nośna może przejść bezpośrednio do zegarka. Sygnał radiowy dociera również do zegarka poprzez odbijanie od spodu jonosfery. Podczas godzin dziennych część jonosfery nazywana "warstwą D" na wysokości około 70 km (43.75 mil) jest odpowiedzialna za odzwierciedlenie sygnału radiowego długiej fali. Podczas godzin ciemności, gdy promieniowanie słoneczne nie działa z zewnątrz, warstwa ta wznosi się na wysokość około 90 km (56.25 mil), stając się w tym procesie "warstwą E". Prosta trygonometria pokaże, że sygnały w ten sposób odbite będą dalej podróżować.

Znaczna część obszaru Unii Europejskiej jest objęta tym nadajnikiem, ułatwiając odbiór wszystkim podróżującym w Europie. Niemiecki zegar jest ustawiony na czas środkowoeuropejski - godzinę przed czasem w Wielkiej Brytanii, po decyzji międzyrządowej, od 22 w październiku, 1995, w Wielkiej Brytanii zawsze będzie o 1 krócej niż w Europie, zarówno w Wielkiej Brytanii, jak i na kontynencie europejskim. i zwalniania zegarów w tym samym "czasie".

Komok atomowy WVVBk odbiornika

Radiowy system zegara atomowego jest dostępny w Ameryce Północnej i jest obsługiwany przez NIST - Narodowy Instytut Standardów i Technologii, mieszczący się w Fort Collins w stanie Kolorado.

WWVB ma wysoką moc nadajnika (50,000 wat), bardzo wydajną antenę i wyjątkowo niską częstotliwość (60,000 Hz). Dla porównania typowa stacja radiowa AM nadaje na częstotliwości 1,000,000 Hz. Połączenie dużej mocy i niskiej częstotliwości powoduje, że fale radiowe z MSF mają dużo odbić, a ta pojedyncza stacja może więc obejmować całe kontynentalne Stany Zjednoczone oraz dużą część Kanady i Ameryki Środkowej.

. radiowy zegar atomowy kody czasowe są wysyłane z WWVB przy użyciu jednego z najprostszych systemów i przy bardzo niskiej szybkości transmisji danych jednego bitu na sekundę. Sygnał 60,000 Hz jest zawsze przesyłany, ale co sekundę jest znacznie mniejszy w mocy przez okres 0.2, 0.5 lub 0.8 sekund:

• 0.2 sekund zredukowanej mocy oznacza binarne zero • 0.5 sekund zredukowanej mocy jest binarną. • 0.8 sekund zredukowanej mocy jest separatorem.

Kod czasu jest wysyłany w BCD (Binary Coded Decimal) i wskazuje minuty, godziny, dzień roku i rok, wraz z informacją o czasie letnim i latach przestępnych. Czas jest przesyłany za pomocą bitów 53 i separatorów 7, a zatem potrzeba 60 sekund na przesłanie.

Zegar lub zegarek może zawierać wyjątkowo małą i względnie prostą antenę i odbiornik anteny radiowej do dekodowania informacji w sygnale i dokładnego ustawienia czasu atomowego zegara. Wszystko, co musisz zrobić, to ustawić strefę czasową, a zegar atomowy wyświetli prawidłową godzinę.

Dowiedzenie się, jaki jest czas, jest czymś, co wszyscy przyjmujemy za pewnik. Zegary są wszędzie, a rzut oka na zegarek, wieżę zegarową, ekran komputera lub nawet kuchenkę mikrofalową powie nam, która jest godzina. Jednak mówienie czasu nie zawsze było takie łatwe.

Zegary dotarły dopiero w średniowieczu, a ich dokładność była niewiarygodnie słaba. Prawdziwa dokładność w czasie nie przybyła dopiero po nadejściu elektronicznego zegara w XIX wieku. Jednak wiele nowoczesnych technologii i aplikacji, które przyjmujemy za rzecz oczywistą we współczesnym świecie, takich jak nawigacja satelitarna, kontrola ruchu lotniczego i handel internetowy, wymaga precyzji i dokładności, które znacznie przekraczają elektroniczny zegar.

Zegary atomowe są zdecydowanie najdokładniejszymi urządzeniami do oznaczania czasu. Są one tak dokładne, że światowa globalna skala czasu jest na nich oparta (Coordinated Universal Time) musi być czasami dostosowywany, aby uwzględnić spowolnienie obrotu Ziemi. Korekty te mają formę dodatkowych sekund, znanych jako sekundy przestępne.

Dokładność zegara atomowego jest tak dokładna, że ​​nawet przez sekundę czasu nie traci się przez ponad milion lat, podczas gdy zegar elektroniczny w porównaniu z nim straci sekundę w ciągu tygodnia.

Ale czy ta dokładność jest naprawdę potrzebna? Kiedy patrzysz na technologie takie jak globalne pozycjonowanie, odpowiedź brzmi "tak". Systemy nawigacji satelitarnej, takie jak GPS, wykorzystują triangulację sygnałów czasu generowanych przez zegary atomowe na pokładzie satelitów. Ponieważ sygnały te są transmitowane z prędkością światła, poruszają się po prawie 100,000 km na sekundę. Jakakolwiek niedokładność w zegarze o nawet tysięczną część sekundy może wyświetlić informacje o położeniu przez mile.

Sieci komputerowe, które muszą komunikować się ze sobą na całym świecie, muszą zapewnić, że działają nie tylko w odpowiednim czasie, ale również są ze sobą zsynchronizowane. Wszelkie transakcje przeprowadzane w sieciach bez synchronizacji mogą powodować różnego rodzaju błędy.

Fort jego powód używać sieci komputerowe NTP (Network Time Protocol) i Sieć serwerów czasu często określane jako Serwer NTP. Urządzenia te otrzymują sygnał taktowania z zegara atomowego i rozdzielają go między sieć, dzięki czemu sieć jest tak dokładna i dokładna, jak to tylko możliwe.

Precyzja w opowiadaniu czasu nigdy nie była tak ważna jak teraz. Ultra precyzyjny zegary atomowe są podstawą wielu technologii i innowacji XX wieku. Internet, nawigacja satelitarna, kontrola ruchu lotniczego i globalna bankowość to tylko niektóre z aplikacji, które opierają się na szczególnie dokładnym mierzeniu czasu.

Problem, z jakim mieliśmy do czynienia w dzisiejszych czasach, polega na tym, że nasze zrozumienie, o której godzinie w ciągu ostatniego stulecia bardzo się zmieniło. Poprzednio uważano, że czas jest stały, niezmienny i że podróżowaliśmy w czasie w tym samym tempie.

Mierzenie upływu czasu również było proste. Każdego dnia, rządzony przez rewolucję Ziemi, dzielono na 24 równe ilości - godzinę. Jednak po odkryciu Einsteina w ubiegłym stuleciu, wkrótce odkryto, że czas nie był wcale stały i mógł być różny dla różnych obserwatorów, ponieważ prędkość i grawitacja mogą go spowolnić.

W miarę, jak nasz dokładniejszy pomiar czasu stawał się coraz bardziej precyzyjny, pojawił się inny problem i że była to stara metoda śledzenia czasu, dzięki rotacji Ziemi, nie była to dokładna metoda.

Ze względu na grawitacyjny wpływ Księżyca na nasze oceany, obrót Ziemi jest sporadyczny, czasami nie osiąga poziomu 24, a czasem nawet dłużej.

Zegary atomowe zostały opracowane, aby starać się zachować jak najdokładniejszy czas. Działają przy użyciu niezmiennych oscylacji elektronu atomu, gdy zmieniają orbitę. To "tykanie" atomu występuje ponad dziewięć miliardów razy na sekundę w atomach cezu, co czyni je idealnymi podstawami dla zegara.

Ten ultra precyzyjny zegar atomowy (znany oficjalnie jako Międzynarodowy Czas Atomowy - TAI) jest podstawą oficjalnego harmonogramu świata, chociaż z powodu konieczności utrzymywania skali czasu równolegle z obrotem Ziemi (ważne, gdy mamy do czynienia z dodatkowymi ciałami ziemskimi takie jak obiekty astronomiczne, a nawet satelity) dodatkowe sekundy, znane jako sekunda skoku, są dodawane do TAI, ta zmieniona skala czasu jest znana jako UTC - Coordinated Universal Time.

UTC to skala czasowa stosowana przez firmy, przemysł i rządy na całym świecie. Ponieważ jest sterowany przez zegary atomowe, oznacza to, że cały świat może komunikować się z wykorzystaniem tej samej skali czasowej, sterowanej przez ultra-precyzyjne zegary atomowe. Sieci komputerowe na całym świecie otrzymują ten czas za pomocą Serwerów NTP (Network Time Protocol) zapewnia, że ​​wszyscy mają ten sam czas w ciągu kilku milisekund.

Zegary atomowe są dobrze znane ze swojej dokładności. Większość ludzi może nigdy nie widzieli, ale prawdopodobnie są świadomi, że zegary atomowe zachować bardzo dokładny czas. W rzeczywistości nowoczesny zegar atomowy zachowa dokładny czas i nie straci ani sekundy na sto milionów lat.

Ta ilość precyzji może wydawać się przesadna, ale wiele nowoczesnych technologii opiera się na zegarkach atomowych i wymaga tak wysokiego poziomu precyzji. Doskonałym przykładem są systemy nawigacji satelitarnej, które można znaleźć w większości samochodów. GPS jest zależny od zegarów atomowych, ponieważ sygnały satelitarne używane w triangulacji przemieszczają się z prędkością światła, która w ciągu jednej sekundy może pokryć prawie 100,000 km.

Można więc zauważyć, że niektóre nowoczesne technologie polegają na tym ultra precyzyjnym pomiarze czasu z zegarów atomowych, ale ich wykorzystanie nie kończy się na tym. Zegary atomowe rządzą światowym zakresem czasowym UTC (Coordinated Universal Time) i mogą być również używane do synchronizacji sieci komputerowych.

Używanie tej nanosekundowej precyzji do synchronizowania sieci komputerowych może wydawać się ekstremalne, ale ponieważ wiele transakcji wrażliwych na czas jest przeprowadzanych przez Internet z takimi transakcjami, jak giełda, gdzie ceny mogą spadać lub rosnąć z każdą sekundą, można zobaczyć, dlaczego zegary atomowe są używany.

Aby otrzymać czas z zegara atomowego, dedykowany Serwer NTP jest najbezpieczniejszą i najdokładniejszą metodą. Urządzenia te odbierają sygnał czasu transmitowany przez zegary atomowe z krajowych laboratoriów fizycznych lub bezpośrednio z zegarów atomowych na satelitach GPS.

Korzystając z dedykowanego Serwer NTP sieć komputerowa będzie bezpieczniejsza, a ponieważ jest zsynchronizowana z UTC (globalna skala czasu), będzie w efekcie synchronizowana z każdą inną siecią komputerową korzystającą z serwera NTP.

Synchronizacja czasu odgrywa coraz ważniejszą rolę we współczesnym świecie, a coraz więcej technologii opiera się na dokładnym i niezawodnym czasie.

Synchronizacja czasu jest nie tylko ważna, ale może również mieć kluczowe znaczenie dla bezpiecznego działania systemów, takich jak kontrola ruchu lotniczego, które po prostu nie mogłyby funkcjonować bez dokładnej synchronizacji. Pomyśl o katastrofach, które mogą się wydarzyć w powietrzu samolotów, które nie są ze sobą zsynchronizowane?

W globalnym handlu bardzo ważna jest dokładna i niezawodna synchronizacja czasu. Kiedy światowe giełdy otwierają się rano, a kupcy z całego świata kupują akcje na swoich komputerach. Ponieważ zapasy zmieniają się z sekundy na sekundę, jeśli maszyny nie są zsynchronizowane, może to kosztować miliony.

Ale synchronizacja jest również niezbędna w nowoczesnych sieciach komputerowych; utrzymuje systemy w bezpieczeństwie i umożliwia właściwe sterowanie i debugowanie systemów. Nawet jeśli sieć komputerowa nie jest zaangażowana w żadne wrażliwe transakcje czasowe, brak synchronizacji może sprawić, że będzie on podatny na złośliwe ataki, a także może być podatny na utratę danych.

Dokładna synchronizacja jest możliwa w sieciach komputerowych dzięki dwóm osiągnięciom: UTC i NTP.

UTC jest czasem uniwersalnym skoordynowanym czasem uniwersalnym, opiera się na GMT, ale jest kontrolowany przez szereg zegarów atomowych, co sprawia, że ​​jest on dokładny w ciągu kilku nanosekund.

NTP jest protokołem programowym - Network Time Protocol, zaprojektowanym do dokładnej synchronizacji sieci komputerowych z jednym źródłem czasu. Obie te implementacje spotykają się w jednym urządzeniu, które na całym świecie polega na synchronizacji sieci komputerowych - Serwer NTP.

An Serwer czasu NTP or sieciowy serwer czasu to urządzenie, które odbiera czas z zegara atomowego, źródła UTC i dystrybuuje je przez sieć. Ponieważ źródło czasu jest stale sprawdzane przez serwer czasu i pochodzi z zegara atomowego, sprawia, że ​​sieć jest dokładna w ciągu kilku milisekund czasu UTC, zapewniając synchronizację w skali globalnej.

To o tej porze roku, kiedy tracimy godzinę przez weekend, gdy zegary idą do przodu Brytyjski czas letni. Dwa razy w roku zmieniamy zegary, ale w wieku UTC (Coordinated Universal Time) i synchronizacja serwera czasu czy to naprawdę konieczne?

Zmiana zegarów jest czymś, o czym dyskutowano tuż przed I wojną światową, kiedy to William Willet, budowniczy z Londynu, zasugerował ten pomysł jako sposób na poprawę zdrowia narodu (choć jego pierwotnym pomysłem było posuwanie zegarów dwadzieścia minut w każdą niedzielę w kwietniu).

Jego idea nie została podjęta, chociaż zasiała ziarno pomysłu i kiedy wybuchła pierwsza wojna światowa, została przyjęta przez wiele narodów jako sposób na oszczędność i zmaksymalizowanie światła dziennego, chociaż wiele z tych narodów odrzuciło koncepcję po wojnie, kilka z nich zachowały się w Wielkiej Brytanii i USA.

Zmniejszanie czasu letniego zmieniło się z biegiem lat, ale od 1972 pozostało ono latem letnim (British Summer Time - BST), a Greenwich Meantime w zimie (GMT). Jednak pomimo tego, że od prawie wieku jest używana, zmiana zegarów pozostaje kontrowersyjna. Przez cztery lata Wielka Brytania eksperymentowała bez zmiany dnia, ale w Szkocji i na północy była ona niepopularna, gdzie poranki były mroczniejsze.

Takie przeskakiwanie w czasie powoduje zamieszanie (ja na pewno tęsknię za tą godziną w łóżku w niedzielę), ale ponieważ świat handlu przyjmuje globalną skalę czasową (która na szczęście jest taka sama jak GMT, ponieważ UTC jest skorygowane o sekundy przestępne, aby zapewnić GMT niewrażliwość na spowolnienie obrotu Ziemi) jest nadal konieczne?

Świat synchronizacji czasu z pewnością nie musi dostosowywać się do czasu letniego. UTC jest takie samo na całym świecie i dzięki urządzeniom takim jak Serwer NTP można zsynchronizować, aby cały świat działał w tym samym czasie.

Z wieloma akroniami i skalami czasowymi świat synchronizacji czasu może być dość mylący, oto kilka często zadawanych pytań, które, mamy nadzieję, pomogą ci oświecić.

Co to jest NTP?

NTP to protokół przeznaczony do synchronizacji sieci komputerowych w Internecie lub sieci LAN (sieci lokalne). To nie jedyne synchronizacja czasu Protokół jest dostępny, ale jest najpowszechniej używany, a najstarszy został opracowany pod koniec 1980-ów.

Jakie są UTC i GMT?

UTC lub Coordinated Universal Time to globalna skala czasowa, jest kontrolowana przez bardzo dokładne zegary atomowe, ale zachowuje to samo co GMT (Greenwich Meantime) przez użycie sekund przestępnych, dodawanych, gdy obrót Ziemi zwalnia. Ściśle mówiąc, GMT to stara cywilna skala czasowa i na podstawie tego, kiedy słońce znajduje się powyżej linii południka, ponieważ oba systemy są identyczne w czasie dzięki sekundowym sekundom, UTC jest często określane jako GMT i na odwrót.

I a Serwer czasu NTP?

Są to urządzenia, które synchronizują sieć komputerową z UTC, odbierając sygnał czasu i rozprowadzając go za pomocą protokołu NTP, który zapewnia, że ​​wszystkie urządzenia działają dokładnie z odniesieniem do czasu.

Skąd wziąć czas UTC?

Istnieją dwie bezpieczne metody odbierania UTC. Pierwszym z nich jest wykorzystanie sygnałów czasu długich fal emitowanych przez NIST (WWVB) NPL w Wielkiej Brytanii (MSF) i niemieckiej NPL (DCF) Inną metodą jest użycie sieci GPS. Satelity GPS wysyłają atomowy sygnał zegarowy, który można wykorzystać i przekształcić na UTC przez Serwer NTP GPS.

. Serwer NTP GPS jest dedykowanym urządzeniem, które wykorzystuje sygnał czasu z sieci GPS (Global Positioning System). GPS jest obecnie popularnym narzędziem dla kierowców z nawigacją satelitarną zainstalowanym w większości nowych samochodów. Ale GPS to znacznie więcej niż pomoc w pozycjonowaniu, w samym sercu sieci GPS jest zegary atomowe które znajdują się w każdym satelicie GPS.

System GPS działa poprzez transmisję czasu z tych zegarów wraz z pozycją i prędkością satelity. Odbiornik nawigacji satelitarnej zadziała, kiedy otrzyma czas potrzebny na dotarcie, a więc odległość, na jaką dotarł sygnał. Korzystając z co najmniej trzech z tych sygnałów urządzenie do nawigacji satelitarnej może dokładnie sprawdzić, gdzie jest.

GPS może to zrobić tylko z powodu zegarów atomowych, których używa do przesyłania sygnałów czasu. Sygnały czasowe przemieszczają się, podobnie jak wszystkie sygnały radiowe, z prędkością światła, przez co niedokładność wynosząca zaledwie 1 milisekundy (1 / 1000 sekundy) może spowodować, że nawigacja satelitarna będzie prawie 300 kilometrów na zewnątrz.

Ponieważ te zegary muszą być tak dokładne, stanowią idealne źródło czasu dla Serwer czasu NTP. NTP (Network Time Protocol) to oprogramowanie, które rozdziela czas z serwera czasu do sieci. Czas GPS i UTC (skoordynowany czas uniwersalny) - cywilna skala czasowa to nie to samo, ale bazują na tej samej skali czasowej, aby NTP nie miał problemu z konwersją. Korzystanie z dedykowanego Serwer NTP GPS sieć może być realistycznie zsynchronizowana w ciągu kilku milisekund UTC

. Zegar GPS to inny termin często podawany do Serwer czasu GPS. Sieć GPS składa się z aktywnych satelitów 21 (i kilku zapasowych) 10,000 mil na orbicie ponad Ziemią, a każdy satelita okrąża Ziemię dwa razy dziennie. Zaprojektowany do nawigacji satelitarnej, odbiornik GPS potrzebuje co najmniej trzech satelitów do utrzymania pozycji. Jednak w przypadku zegara GPS wymagany jest tylko jeden satelita, co znacznie ułatwia uzyskanie wiarygodnego sygnału.

Każdy satelita w sposób ciągły przesyła swoją własną pozycję i kod czasowy. Kod czasu jest generowany przez wbudowany zegar atomowy i jest bardzo dokładny, musi być taki, jak ta informacja jest używana przez odbiornik GPS do triangulacji pozycji, a jeśli byłaby tylko pół sekundy na zewnątrz, jednostka Sat Nav byłaby niedokładna o tysiące mil.

Większość ludzi ledwo słyszała o zegar atomowy i zakładają, że wiedzą, co to jest, ale niewiele osób wie, jak ważne są zegary atomowe do prowadzenia naszego codziennego życia w dwudziestym pierwszym wieku.

Jest tak wiele technologii opartych na zegarach atomowych i bez wielu zadań, które przyjmujemy za pewnik, byłoby niemożliwe. Kontrola ruchu lotniczego, nawigacja satelitarna i handel internetowy to tylko niektóre z aplikacji opartych na ultra precyzyjnej chronometrii zegara atomowego.

Dokładnie co zegar atomowy jest, jest często źle rozumiany. Mówiąc prościej, zegar atomowy jest urządzeniem, które wykorzystuje oscylacje atomów w różnych stanach energetycznych do zliczania tyknięć między sekundami. Obecnie cez jest preferowanym atomem, ponieważ ma ponad 9 miliardów cykli na sekundę, a ponieważ te oscylacje nigdy się nie zmieniają, czyni je bardzo dokładną metodą utrzymywania czasu.

Zegary atomowe, mimo że wiele osób twierdzi, są dostępne tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę, takich jak NPL (Brytyjskie krajowe laboratorium fizyczne) i NIST (Amerykański Narodowy Instytut Norm i Czasu). Często ludzie sugerują, że mają zegar atomowy kontrolujący sieć komputerową lub zegar atomowy na ścianie. To nie jest prawda, a ludzie odnoszą się do tego, że mają zegar lub serwer czasu, który odbiera czas z zegara atomowego.

Urządzenia takie jak Serwer czasu NTP często otrzymują atomowe sygnały zegarowe z miejsc takich jak NIST lub NPL za pośrednictwem fal długich. Inną metodą odbierania czasu z zegarów atomowych jest korzystanie z sieci GPS (Global Positioning System).

Sieć GPS i nawigacja satelitarna są w rzeczywistości dobrym tego przykładem synchonizacja zegara atomowego jest bardzo potrzebny przy tak wysokim poziomie dokładności. Nowoczesne zegary atomowe, takie jak te znajdujące się w satelitach NIST, NPL i wewnątrz orbitujących satelitów GPS, z dokładnością do jednej sekundy wynoszą około X milionów milionów lat. Ta dokładność ma kluczowe znaczenie przy badaniu działania systemu nawigacji satelitarnej GPS.

System GPS działa poprzez triangulację sygnałów czasu wysyłanych z trzech lub więcej oddzielnych satelitów GPS i ich wbudowanych zegarów atomowych. Ponieważ sygnały te poruszają się z prędkością światła (prawie 100,000km na sekundę), niedokładność nawet jednej pełnej milisekundy może spowodować, że informacje nawigacyjne wyniesie 100 kilometrów.

Ten wysoki poziom dokładności jest również wymagany w przypadku technologii, takich jak kontrola ruchu lotniczego, która zapewnia, że ​​nasze zatłoczone niebo pozostaje bezpieczne, a nawet ma kluczowe znaczenie dla wielu transakcji internetowych, takich jak handel instrumentami pochodnymi, w których wartość może rosnąć i spaść co sekundę.