Śledzenie czas była integralną częścią pomocy w rozwoju ludzkiej cywilizacji. Można argumentować, że największym krokiem ludzkości było rozwój rolnictwa, pozwalając ludziom uwolnić więcej czasu na rozwój wyrafinowanych kultur.

Jednak rolnictwo było zasadniczo uzależnione od czasu. Uprawy są sezonowe i wiedzą, kiedy je sadzić jest kluczem do wszystkich ogrodnictwa. Uważa się, że starożytne pomniki, takie jak Stonehenge, były skomplikowanymi kalendarzami, pomagającymi starożytnym zidentyfikować najkrótsze i najdłuższe dni (przesilenie).

Wraz z rozwojem cywilizacji ludzkiej coraz ważniejsze stało się informowanie coraz bardziej dokładnego czasu. Identyfikacja dni w roku to jedno, ale obliczenie, jak daleko do jednego dnia było inne.

Czas był wyjątkowo niedokładny aż do średniowiecza. Ludzie będą polegać na porównaniu czasu jako odniesienia czasowego, na przykład, ile czasu upłynie od pokonania mili, a pora dnia zostanie oszacowana na podstawie tego, kiedy słońce było najwyższe (południe).

Na szczęście rozwój zegarów w połowie ubiegłego tysiąclecia sprawił, że po raz pierwszy ludzie mogli z pewną precyzją określić porę dnia. Wraz z rozwojem zegarów ich dokładność i cywilizacja stały się bardziej efektywne, ponieważ wydarzenia mogły być dokładniej zsynchronizowane.

Gdy na przełomie ubiegłego stulecia pojawiły się elektroniczne zegary, dokładność została jeszcze zwiększona, a nowe technologie zaczęły się rozwijać, ale dopiero przed powstaniem zegar atomowy że współczesny świat naprawdę nabrał kształtu.

Zegary atomowe umożliwiły takie technologie, jak satelity, sieci komputerowe i śledzenie GPS, ponieważ są one tak dokładne - z dokładnością do jednej sekundy na sto milionów lat.

Zegary atomowe okazały się nawet dokładniejsze niż spin Ziemi, który się zmienia, dzięki grawitacji Księżyca i dodatkowe sekundy muszą być dodane do długości dnia - sekunda kroku.

Zegary atomowe oznaczają, że globalna skala czasowa z dokładnością do jednej tysięcznej sekundy została opracowana pod nazwą UTC - Coordinated Universal Time.

Sieci komputerowe do komunikowania się ze sobą z całego świata w doskonałej synchronizacji z UTC, jeśli używają a Serwer czasu NTP.

Serwer NTP zsynchronizuje całą sieć komputerową w ciągu kilku milisekund czasu UTC, umożliwiając globalną komunikację i transakcje.

Zegary atomowe są nadal opracowywane, a najnowsze zegary strontu obiecują dokładność co sekundę na miliard lat.

Serwery czasu mają kilka kształtów i rozmiarów. Podstawową różnicą między najbardziej dedykowanymi serwerami czasu jest sposób, w jaki otrzymują źródło czasowe.

Niektóre serwery czasu wykorzystują krajowe transmisje czasu i częstotliwości, które są nadawane na długich falach, podczas gdy inne korzystają z sieci GPS.

Niektóre serwery czasu są zaprojektowane tak, aby można je było montować w stelażu, co jest idealne dla przeciętnego systemu regałów U, dzięki czemu można go dobrze dopasować do istniejącej szafy.

Inne serwery czasu to nic innego jak małe pudełka, które można dyskretnie ukryć.

Oto lista producentów serwerów czasu najwyższego:

Galleon Systems

Elproma

Symmetricom

Meinberg

Narzędzia czasu

. Serwer NTP lub serwer czasu sieciowego, jak to się często nazywa, jest kulminacją wieków horologii i chronologii. Historia śledzenia czasu nie była tak gładka, jak mogłoby się wydawać.

W którym miesiącu była rosyjska rewolucja październikowa? Jestem pewien, że zgadłeś, że to podchwytliwe pytanie, w rzeczywistości, jeśli prześledzisz czasy październikowej rewolucji, która zmieniła kształt Rosji w 1917, okaże się, że zaczęło się dopiero w listopadzie!

Jedną z pierwszych decyzji, którą bolszewicy, którzy wygrali rewolucję, postanowili połączyć z resztą świata przez przyjęcie kalendarza gregoriańskiego. Rosja ostatnia zrobiła przyjęcie kalendarza, który jest nadal w użyciu na całym świecie dzisiaj.

Ten nowy kalendarz był bardziej wyrafinowany niż kalendarz juliański, z którego większość Europy korzystała od czasów Cesarstwa Rzymskiego. Niestety kalendarz juliański nie pozwalał na wystarczającą liczbę lat przestępnych i na przełomie wieków oznaczało to, że sezony dryfowały tak bardzo, że kiedy Rosja ostatecznie przyjęła kalendarz po środę, 31 stycznia 1918 następnego dnia stał się czwartek, 14 lutego 1918.

Podczas gdy rewolucja październikowa miała miejsce w październiku w starym systemie, do nowego kalendarza gregoriańskiego oznaczało to, że miała miejsce w listopadzie.

Podczas gdy reszta Europy przyjęła ten dokładniejszy kalendarz wcześniej niż Rosjanie, musieli jeszcze skorygować sezonowe dryfowanie, więc w 1752, kiedy Wielka Brytania zmieniła systemy, stracili jedenaście dni, co według ówczesnego populistycznego malarza, Hogartha, spowodowało zamieszanie. żądać zwrotu utraconych jedenaście dni.

Uważa się, że ten problem niedokładności w śledzeniu czasu został rozwiązany w 1950-ach, kiedy był pierwszy zegary atomowe opracowano. Urządzenia te były tak dokładne, że mogły zatrzymać czas miliona lat bez straty sekundy.

Wkrótce jednak odkryto, że te nowe chronometry były w rzeczywistości zbyt dokładne - w każdym razie w porównaniu z obrotem Ziemi. Problem polegał na tym, że podczas gdy zegary atomowe mogą mierzyć długość dnia z dokładnością do milisekundy, dzień nigdy nie jest tej samej długości.

Powodem jest to, że grawitacja Księżyca wpływa na obrót Ziemi powodując chybotanie. To chybotanie powoduje spowolnienie i przyspieszenie obrotu Ziemi. Jeśli nic nie zrobiono, aby to zrekompensować, to ostatecznie czas opowiadany przez zegary atomowe (Międzynarodowy Czas Atomowy - TAI) i czas oparty na rotacji Ziemi stosowanej przez rolników, astronomów i ciebie i mnie (Greenwich Meantime - GMT) przesuwałby to, Południe stanie się północą (choć w ciągu wielu tysiącleci).

Rozwiązaniem było ustalenie skali czasowej opartej na czasie atomowym, ale również uwzględnienie tego chybotania rotacji Ziemi. Rozwiązanie to nosiło nazwę UTC (Coordinated Universal Time) i uwzględnia zmienny obrót Ziemi, dodawszy czasami "sekundy przestępne". Do UTC dodano od ponad trzydziestu sekund skoku od momentu jego powstania w 1970-ach.

UTC jest teraz globalnym zakresem czasu stosowanym na całym świecie przez sieci komputerowe do synchronizacji. Większość sieci komputerowych korzysta z Serwer NTP do otrzymywania i rozpowszechniania czasu UTC.

Podstawą czasu NTP jest UTC (Skoordynowany Czas Uniwersalny), który jest globalną skalę czasową, opartą na Międzynarodowym Czasie Atomowym (TAI), ale uwzględnia spowolnienie ziemskiego wirowania poprzez interdyscyplinarne dodawanie "sekund przestępnych".

Ma to na celu zapewnienie, że UTC jest utrzymywane w zbieżności z GMT (Greenwich Meantime, często określane jako UT1). Nieuwzględnienie ziemskiego spowolnienia w jego rotacji (i sporadycznego przyspieszenia) oznaczałoby, że UTC wypadnie z synchronizacji z GMT i południe, gdy słońce będzie tradycyjnie najwyższe na niebie, dryfuje. W rzeczywistości, jeśli nie zostaną dodane sekundy przestępne, w końcu południe spadnie o północy i na odwrót (choć w ciągu kilku tysiącleci).

Nie wszyscy są zadowoleni z sekund przestępnych, są tacy, którzy uważają, że dodanie sekund, aby utrzymać rotację Ziemi i UTC w linii prostej to tylko krówka. Jednakże, niezastosowanie się do tego sprawiłoby, że astronomiczne obserwacje byłyby niemożliwe, ponieważ astronomowie muszą znać dokładną pozycję ciał gwiazdowych, a rolnicy są zależni od rotacji Ziemi.

. NTP zegar reprezentuje czas w zupełnie inny sposób niż ludzie postrzegają czas. Zamiast formatowania czasu na minuty, godziny, dni, miesiące i lata, NTP używa ciągłej liczby, która reprezentuje liczbę sekund, które minęły od 0h 1 stycznia 1900. Jest to znane jako pierwsza epoka.

Sekundy liczone od pierwszej epoki nadal rosną, ale owijają się wokół każdego 136a lat. Pierwsza owijka odbędzie się w 2036, 136 lat od pierwszej epoki. Aby sobie z tym poradzić, NTP użyje liczby całkowitej, więc gdy sekundy zostaną zresetowane do zera, liczba całkowita 1 będzie reprezentować pierwszą erę, a ujemne liczby całkowite reprezentują erę przed epoką pierwszą.

Serwery czasu które otrzymują swój czas z systemu GPS, nie otrzymują od razu UTC, głównie dlatego, że sieć GPS była rozwijana przed pierwszą sekundą przestępną, ale są one oparte na TAI. Jednak czas GPS jest konwertowany na UTC przez serwer czasu GPS.

Transmisja radiowa nadawana z krajowych laboratoriów fizycznych, takich jak MSF, DCF lub WWVB, opiera się na UTC, więc serwery czasu nie muszą wykonywać żadnej konwersji.

Zegary atomowe istnieją od czasów 1950-ów. Zapewniły niesamowitą precyzję w mierzeniu czasu dzięki najnowocześniejszym zegarom atomowym, nie tracąc czasu w ciągu miliona lat.

Dzięki zegarom atomowym wiele technologii stało się możliwe i zmieniło sposób, w jaki żyjemy naszym życiem. Komunikacja satelitarna, nawigacja satelitarna, zakupy w Internecie i komunikacja sieciowa są możliwe tylko dzięki zegarom atomowym.

Zegary atomowe są podstawą światowego czasu uniwersalnego uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC) i stanowią odniesienie, które wiele sieci komputerowych wykorzystuje jako źródło czasu do rozprowadzania wśród swoich urządzeń za pomocą NTP (Network Time Protocol) i serwer czasu.

Zegary atomowe są oparte na atomie cezu - 133. Ten element był tradycyjnie stosowany w zegarkach atomowych jako jego rezonans lub wibracje podczas określonego stanu energetycznego lub wyjątkowo wysoki (ponad 9 miliard), a zatem może zapewnić wysoki poziom dokładności.

Jednak na horyzoncie pojawiły się nowe typy zegarów atomowych, które będą jeszcze bardziej celne w zegarach atomowych następnej generacji, które nie zyskały ani nie straciły sekundy w ciągu 200 milionów lat.

Następna generacja zegarów atomowych nie opiera się już na atomie cezu, ale wykorzystuje elementy takie jak rtęć lub stront i zamiast używać mikrofal, takich jak zegary cezowe, nowe zegary wykorzystują światło o wyższych częstotliwościach.

Rezonans strontu przekracza również ponad trylion 430, który jest znacznie lepszy od wibracji 9.2 miliarda, którym zarządza cez.

Obecnie zegary atomowe mogą być wykorzystywane przez systemy komputerowe za pomocą zegarów radiowych lub GPS lub dedykowanych Serwer czasu NTP. Urządzenia te mogą odbierać sygnał czasu transmitowany przez zegary atomowe i dystrybuować je między urządzeniami sieciowymi i komputerami.

Jednak Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) ujawnił miniaturowy zegar atomowy, który mierzy po prostu 1.5 milimetra na boku i około 4 wysokości. Zużywa mniej niż 75 tysięczne wata i ma stabilność około jednej części w 10 miliarda, co odpowiada zegarowi, który ani nie zyskałby ani nie stracił więcej niż sekundę w 300 lat.

W przyszłości urządzenia te mogłyby zostać zintegrowane z systemami komputerowymi, zastępując obecne układy zegara czasu rzeczywistego, które są notorycznie niedokładne i mogą dryfować.

Skoordynowany czas uniwersalny (UTC - z francuskiego Temps Universel Coordonné) to międzynarodowa skala czasowa oparta na czasie określonym przez zegary atomowe. Zegary atomowe są dokładne w ciągu sekundy od kilku milionów lat. Są tak dokładne, że Międzynarodowy Czas Atomowy, czas przekazany przez te urządzenia, jest jeszcze dokładniejszy niż spin Ziemi.

Na obrót Ziemi wpływa grawitacja Księżyca i dlatego może spowalniać lub przyspieszać. Z tego powodu, Międzynarodowy Czas Atomowy (TAI z francuskiego Temps Atomique International) musi mieć "Sekund Leap", aby zachować zgodność z oryginalnym czasem GMT (czas Greenwich), określanym również jako UT1, który jest oparty na czasie słonecznym .

Ta nowa skala czasowa znana jako UTC jest obecnie wykorzystywana na całym świecie, umożliwiając prowadzenie sieci komputerowych i komunikacji po przeciwnych stronach globu.

UTC jest regulowane nie przez pojedynczy kraj lub administrację, ale przez współpracę zegarów atomowych na całym świecie, co zapewnia polityczną neutralność, a także dodaje dokładność.

Technologia UTC jest transmitowana na wiele sposobów na całym świecie i jest wykorzystywana przez sieci komputerowe, linie lotnicze i satelity, aby zapewnić dokładną synchronizację bez względu na lokalizację na Ziemi.

W USA NIST (National Institute of Standards and Technology) transmituje UTC z ich zegara atomowego w Fort Collins w stanie Kolorado. National Physics Laboratories w Wielkiej Brytanii i Niemczech mają podobne systemy w Europie.

Internet jest również kolejnym źródłem czasu UTC. Ponad tysiąc serwery czasu w całym Internecie można wykorzystać źródło czasu UTC, chociaż wiele z nich nie jest wystarczająco precyzyjnych dla większości potrzeb sieciowych.

Inną, bezpieczną i dokładniejszą metodą odbierania UTC jest wykorzystanie sygnałów transmitowanych przez amerykański Globalny System Pozycjonowania. Wszystkie satelity sieci GPS zawierają zegary atomowe, które umożliwiają pozycjonowanie. Zegary te przekazują czas, który można odebrać za pomocą odbiornika GPS.

Wiele dedykowanych serwery czasu są dostępne, które mogą odbierać źródło czasu UTC z sieci GPS lub z transmisji National Physician Laboratory (z których wszystkie są transmitowane na długiej fali 60 kHz).

Większość serwerów czasu używa NTP (Network Time Protocol) do dystrybucji i synchronizacji sieci komputerowych do czasu UTC.

Większość osób słyszało zegary atomoweich dokładność i precyzja są dobrze znane. Zegar ato0mic ma potencjał, aby utrzymać czas przez kilkaset milionów lat i nie tracić ani sekundy na dryfowaniu. Dryf to proces, w którym zegary tracą lub zyskują na czasie z powodu niedokładności mechanizmów, które sprawiają, że działają.

Na przykład zegary mechaniczne istnieją od setek lat, ale nawet najdroższe i dobrze zaprojektowane będą dryfować co najmniej sekundę dziennie. Podczas gdy elektroniczne zegary są dokładniejsze, będą również dryfować o około sekundę w tygodniu.

Zegary atomowe nie mają porównania, jeśli chodzi o utrzymanie czasu. Ponieważ zegar atomowy opiera się na oscylacji atomu (w większości przypadków atomu cezu 133), który ma dokładny i skończony rezonans (cez jest 9,192,631,770 co sekundę), czyni to dokładność do jednej miliardowej sekundy (nanosekundy) .

Chociaż ten typ dokładności jest niezrównany, to umożliwił on technologie i innowacje, które zmieniły świat. Komunikacja satelitarna jest możliwa tylko dzięki zegarkom atomowym, podobnie jak nawigacja satelitarna. Gdy prędkość światła (a zatem fale radiowe) docierają do ponad 300,000km, a druga z niedokładnością sekundy, system nawigacyjny może być setki tysięcy mil na zewnątrz.

Precyzyjna dokładność jest również niezbędna w wielu nowoczesnych aplikacjach komputerowych. Globalna komunikacja, w szczególności transakcje finansowe, muszą być wykonywane dokładnie. Na Wall Street lub giełdzie londyńskiej sekunda może zobaczyć wartość wzrostu lub spadku zapasów o miliony. Rezerwacja online wymaga również dokładności i doskonałej synchronizacji, a jedynie zegary atomowe mogą zapewnić, że bilety mogą być sprzedawane więcej niż raz, a bankomaty mogą wypłacić podwójną pensję, jeśli znajdziesz bankomat z wolnym zegarem.

Chociaż może to brzmieć pożądanie dla bardziej nieuczciwych z nas, nie trzeba wiele wyobraźni, aby zrozumieć, jakie problemy może spowodować brak dokładności i synchronizacja. Z tego powodu opracowano międzynarodową skalę czasową opartą na czasie określonym przez zegary atomowe.

Czas uniwersalny (skoordynowany czas uniwersalny) jest wszędzie taki sam i może uwzględniać spowolnienie obrotu Ziemi poprzez dodanie sekund przestępnych, aby utrzymać UTC w linii z GMT (Greenwich Meantime). Wszystkie sieci komputerowe uczestniczące w komunikacji globalnej muszą być zsynchronizowane z UTC. Ponieważ UTC opiera się na czasie określonym przez zegary atomowe, jest to najbardziej precyzyjny możliwy czas. Aby sieć komputerowa mogła odbierać i utrzymywać synchronizację z UTC, najpierw potrzebuje dostępu do zegara atomowego. Są to drogie i duże urządzenia i zwykle można je znaleźć tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę.

Na szczęście czas określony przez te zegary nadal może zostać odebrany przez a sieciowy serwer czasu więdnie dzięki wykorzystaniu transmisji długofalowych o częstotliwościach czasowych i częstotliwościach transmitowanych przez krajowe laboratoria fizyki lub GPS (Global Positioning System). NTP (protokół czasu sieci) może następnie dystrybuować ten czas UTC do sieci i wykorzystywać sygnał czasu, aby wszystkie urządzenia w sieci były doskonale zsynchronizowane z UTC.

Rozwój zegarów atomowych w XX wieku miał fundamentalne znaczenie dla wielu technologii, które stosujemy na co dzień. Bez zegarów atomowych wiele innowacji dwudziestego wieku po prostu by nie istniało.

Komunikacja satelitarna, globalne pozycjonowanie, sieci komputerowe, a nawet Internet nie byłyby w stanie funkcjonować w sposób, do jakiego jesteśmy przyzwyczajeni, gdyby nie było zegarów atomowych i ich ultra-dokładności w mierzeniu czasu.

Zegary atomowe są niezwykle dokładnymi chronometrami, nie tracąc ani sekundy w ciągu milionów lat. Dla porównania zegary cyfrowe mogą tracić co sekundę co tydzień, a najbardziej precyzyjne mechaniczne zegary tracą jeszcze więcej czasu.

Powodem niezwykłej precyzji zegara atomowego jest to, że opiera się on na oscylacji pojedynczego atomu. Oscylacja jest po prostu wibracją na określonym poziomie energii w przypadku większości zegarów atomowych, które są oparte na rezonansie atomu cezu, który oscyluje dokładnie dokładnie 9,192,631,770 razy na sekundę.

Wiele technologii opiera się teraz na zegarkach atomowych ze względu na ich nieokiełznaną dokładność. Globalny system positingowy jest najlepszym przykładem. Satelity GPS mają wbudowany zegar atomowy i właśnie ta informacja o taktowaniu służy do ustalenia pozycji. Ponieważ satelity GPS komunikują się za pomocą fal radiowych i poruszają się z prędkością światła (180,000 mile na sekundę w próżni), niewielkie niedokładności w tym czasie mogą spowodować niedokładne pozycjonowanie o setki mil.

Inną aplikacją wymagającą użycia zegarów atomowych są sieci komputerowe. Kiedy komputery komunikują się ze sobą na całym świecie, konieczne jest, aby wszyscy korzystali z tego samego źródła czasu. Gdyby tak się nie stało, transakcje wrażliwe na czas, takie jak zakupy przez Internet, rezerwacje internetowe, giełda, a nawet wysłanie e-maila byłyby prawie niemożliwe. Wiadomości e-mail przychodziły, zanim zostały wysłane, a ten sam przedmiot w witrynie zakupów internetowych mógł zostać sprzedany więcej niż jednej osobie.

Z tego powodu opracowano globalną skalę czasową o nazwie UTC (Coordinated Universal Time) opartą na czasie określonym przez zegary atomowe. UTC jest dostarczany do sieci komputerowych za pośrednictwem serwerów czasu. Większość serwerów czasu wykorzystuje NTP (protokół czasu sieci) do dystrybucji i synchronizacji sieci.

Serwery czasu NTP może odbierać czas UTC z wielu źródeł, najczęściej wbudowane zegary atomowe systemu GPS mogą być używane jako źródło UTC przez serwer czasu podłączony do anteny GPS.

Inna metoda, która jest dość powszechnie stosowana przez NTP Serwer czasus ma wykorzystywać transmisję radiową fal długich emitowaną przez krajowe laboratoria fizyki kilku krajów. Chociaż nie są dostępne wszędzie i są dość podatne na lokalną topografię, transmisje zapewniają bezpieczną metodę odbierania źródeł czasowych.

Jeśli żadna z tych metod nie jest dostępna, źródło czasu UTC może być odbierane z Internetu, chociaż dokładność i bezpieczeństwo nie są gwarantowane.