Архив для категории «атомные часы»

Точность в хронометрировании атомных часов и временных серверов

Четверг, сентябрь 25th, 2008

Развитие атомных часов на протяжении всего двадцатого столетия было основополагающим для многих технологий, которые мы ежедневно используем. Без атомных часов многие нововведения двадцатого века просто не существовали бы.

Спутниковая связь, глобальное позиционирование, компьютерные сети и даже Интернет не смогут функционировать так, как мы привыкли, если бы не атомные часы и их сверхточная точность в хронометрировании.

Атомные часы являются невероятно точными хронометрами, которые не теряют секунду за миллионы лет. В сравнении цифровые часы могут потерять секунду каждую неделю, а самые сложные механические часы теряют еще больше времени.

Причина невероятной точности атомных часов заключается в том, что она основана на колебании одного атома. Осцилляция - это просто вибрация на определенном уровне энергии в случае большинства атомных часов, на которых они основаны на резонансе атома цезия, который колеблется ровно через 9,192,631,770 раз в секунду.

Многие технологии теперь полагаются на атомные часы для их необузданной точности. Примером может служить глобальная система позиционирования. GPS-спутники имеют встроенные атомные часы, и именно эта временная информация используется для определения позиционирования. Поскольку спутники GPS общаются с использованием радиоволн, и они движутся со скоростью света (180,000 миль в секунду в вакууме), крошечные неточности за это время могут сделать положение неточным на сотни миль.

Другое приложение, которое требует использования атомных часов, находится в компьютерных сетях. Когда компьютеры разговаривают друг с другом по всему миру, крайне важно, чтобы все они использовали один и тот же источник синхронизации. Если бы они этого не сделали, то такие транзакции, как интернет-магазины, онлайн-резервирование, биржа и даже отправка электронной почты были бы почти невозможны. Письма будут поступать до того, как они будут отправлены, и один и тот же элемент в интернет-магазине может быть продан более чем одному человеку.

По этой причине была разработана глобальная шкала времени UTC (скоординированное универсальное время), основанная на времени, указанном атомными часами. UTC доставляется в компьютерные сети через серверы времени. Большинство серверов времени используют NTP (протокол сетевого времени) для распределения и синхронизации сетей.

NTP серверы времени может получать время UTC из нескольких источников, чаще всего встроенные атомные часы системы GPS могут использоваться в качестве источника UTC сервером времени, подключенным к GPS-антенне.

Другой метод, который довольно часто используется NTP Сервер времениs - использовать широковещательную радиопередачу с длинной волной, проводимую национальными физическими лабораториями нескольких стран. Несмотря на то, что они доступны повсюду и вполне восприимчивы к местной топографии, широковещательные передачи обеспечивают безопасный способ получения источника синхронизации.

Если ни один из этих методов не доступен, источник времени UTC может быть получен из Интернета, хотя точность и безопасность не гарантируются.