От спутниковой навигации до NTP-сервер времени, атомные часы используются во всем мире.

Мы все привыкли к нашим часам и часам, работающим минуту или две быстрыми или медленными. Однако странная минута не слишком сильно влияет на нашу жизнь, и мы можем пройти. Однако для некоторых технологий и приложений требуется гораздо более высокий уровень точности. Атомные часы - самые точные устройства хранения времени на Земле. Они были изобретены более пятидесяти лет назад, когда было обнаружено, что колебания некоторых атомов на определенных энергетических уровнях никогда не изменялись и не вибрировались с такой высокой частотой (за 9 триллиона раз в секунду для цезия).

Современные атомные часы настолько точны, что они не потеряют столько же секунды, сколько за 100 миллионов лет, но кому нужна такая точность? Атомные часы обеспечивают основу для многих современных приложений и технологий, а также помогли в нашем понимании физической вселенной.

Атомные часы составляют основу спутниковой навигационной системы GPS, которую мы используем в наших автомобилях. Сигналы от атомных часов на борту спутников - это то, что используется для триангуляции точного позиционирования. Это можно сделать только из-за очень точной природы сигналов времени. Неточная точность одной секунды GPS-часы мог видеть позиционирующую информацию через 100,000 км, поскольку свет может путешествовать так далеко за это время.

Атомные часы также использовались как метод тестирования теорий Эйнштейна и других. Используя атомные часы, мы можем точно измерить гравитацию и то, как она влияет на время. Современные часы настолько точны, что ученые могут даже измерить разницу в гравитации (и, следовательно, время) на каждом последующем дюйме над земной поверхностью. Они также могут использоваться для измерения медленных движущихся процессов, таких как континентальный дрейф или небольшие изменения вращения Земли.

Другие приложения, где точность важна, также зависят от атомных часов, таких как управление воздушным движением, где точная природа обеспечивает безопасный мониторинг воздушного движения. Системы дорожного движения, такие как светофоры, все чаще использование временных серверов подключен к атомным часам, чтобы обеспечить идеальную синхронизацию. Даже интернет-интернет использует атомные часы, особенно когда он используется для транзакций, чувствительных к времени, таких как банковское дело, торговля акциями и акциями и даже резервирование онлайн-места. Без точности во времени такие приложения, как это, были бы невозможны, так как могут возникать такие ошибки, как двойные забронированные места, акции, проданные до их покупки.

Компьютерная сеть синхронизировать с атомными часами используя сетевые серверы времени. Часто эти устройства используют протокол NTP и получать время атомных часов от системы GPS или радиопередачи. Серверы времени NTP контролируют и настраивают все часы на устройствах в компьютерной сети в соответствии с атомными часами.

Сервер времени NTP это очень непонятная единица оборудования. Это довольно простые устройства в том смысле, что они используются для синхронизации времени, получая внешний источник времени, который затем распространяется по всей компьютерной сети, используя NTP (Network Time Protocol),.

Однако с множеством бесплатных серверов времени, доступных в Интернете, многие сетевые администраторы принимают решение о том, что серверы времени NTP не являются необходимыми единицами оборудования и что их сеть может обойтись без него. Однако существует огромное количество подводных камней, полагающихся на Интернет в качестве ссылки на время; Лаборатория физики Microsoft и США NIST (Национальный институт стандартов и времени) настоятельно рекомендую внешние серверы времени NTP а не интернет-провайдеров.

Вот что Microsoft говорит:
«Мы настоятельно рекомендуем настроить сервер Time Time для сбора времени от источника оборудования. Когда вы настраиваете авторитетный сервер времени для синхронизации с источником времени в Интернете, аутентификации нет ».

Аутентификация - это мера безопасности, реализованная NTP, чтобы гарантировать, что передаваемый сигнал времени поступает от того, откуда он утверждает. Другими словами, аутентификация является первой защитой от защиты от вредоносных пользователей. Существуют и другие проблемы с безопасностью, связанные с использованием Интернета в качестве источника времени, так как любое сообщение с источником времени в Интернете потребует, чтобы порт TCP / IP оставался открытым в брандмауэре, и это может быть также вызвано вредоносными пользователями.

NIST также распознает важность сервера времени NTP системы для предотвращения и обнаружения угроз безопасности в своем Руководстве по управлению журналом компьютерной безопасности, они предлагают:
«Организации должны использовать технологии синхронизации времени, такие как серверы сетевого времени (NTP), когда это возможно, чтобы синхронизировать журналы источников журналов друг с другом».

синхронизация времени имеет решающее значение для многих приложений, которые мы делаем в Интернете в наши дни; интернет-банкинг, онлайн-бронирование и даже онлайн-аукционы требуют временной синхронизации времени.

Неспособность обеспечить надлежащую синхронизацию своих серверов означает, что многие из этих приложений невозможно будет достичь; бронирование мест может быть продано более одного раза, более низкие ставки могут выиграть интернет-аукционы, и можно будет дважды сэкономить средства у банка, если у них не будет адекватной синхронизации (хорошо для вас не для банка).

Даже компьютерные сети, которые на первый взгляд не полагаются на транзакции, чувствительные к времени, также должны быть надлежащим образом синхронизированы, поскольку было бы почти невозможно отслеживать ошибки или защищать систему от вредоносных атак, если метки времени различаются на разных машинах в сети ,

Многие организации предпочитают использовать интернет-серверы времени как источник UTC (Coordinated Universal Time) - глобальная шкала времени, контролируемая атомными часами. Несмотря на то, что при этом возникает множество проблем с безопасностью, например, оставляя дыру в брандмауэре для связи с сервером времени и не имея никакой аутентификации для протокола синхронизации времени NTP (Network Time Protocol).

Однако, говоря, что многие сетевые администраторы по-прежнему предпочитают использовать онлайн-серверы времени как источник UTC, независимо от последствий для безопасности, хотя есть и другие проблемы, о которых должны знать администраторы. В Интернете есть два типа сервера времени - страты 1 и stratum 2. Серверы Stratum 1 получают сигнал времени от атомных часов, тогда как серверы XTUMX получают сигнал времени от сервера 2. Большинство интернет-серверов 1 закрыты - недоступны большинству администраторов, и может быть некоторый недостаток в точности при использовании сервера XTUMX.

Для получения наиболее точной, надежной и точной информации о времени внешние серверы времени NTP являются наилучшим вариантом, так как это устройства 1, которые могут синхронизировать сотни компьютеров в сети с тем же временем UTC.

Измерение времени было предметом озабоченности людей с самого начала цивилизации. Вообще говоря, измерение времени предполагает использование некоторой формы повторяющегося цикла, чтобы определить, сколько времени прошло. Традиционно этот повторяющийся цикл был основан на движении небес, таком как день, являющийся революцией Земли, месяц, являющийся всей орбитой Земли Луной и годом, являющимся земной орбитой Солнца.

По мере продвижения нашей технологии мы смогли измерить время с меньшими и меньшими приращениями от солнечных часов, что позволило нам считать часы, механические часы, которые позволяют нам отслеживать минуты, электронные часы, которые позволяют в первый раз точно записывать секунды на текущий возраст атомных часов, время которых можно измерить до наносекунды.

С развитием хронологии, которая привела к таким технологиям, как Часы NTP, серверы времени, атомные часы, спутники GPS и современные глобальные коммуникации, приходит с другой загадкой: когда начинается день и когда он заканчивается.

Большинство людей считают, что день длится 24, и он работает с полуночи до полуночи. Однако атомные часы показали нам, что день не 24 часов, и фактически продолжительность дня меняется (и на самом деле постепенно увеличивается с течением времени).

После того, как были разработаны атомные часы, был вызван звонок из многих секторов, чтобы придумать глобальную шкалу времени. Тот, который использует ультра точный характер атомных часов для измерения его прохождения, а также для учета вращения Земли. Неспособность учитывать переменную природу дневной длины означала бы, что любая статическая шкала времени со временем будет дрейфовать с днем, медленно дрейфующим в ночь.

Чтобы компенсировать это, глобальная шкала времени в мире, называемая UTC (скоординированное универсальное время), добавляет дополнительные секунды (прыжки секунд), чтобы гарантировать, что нет дрейфа. Время UTC остается верным созвездием атомных часов c и используется современными таких технологий, как сервер времени NTP который гарантирует, что компьютерные сети работают точно так же точно.

После успеха датских исследователей, работающих в NIST (Национальный институт стандартов и времени), который обнародовал самые точные атомные часы в мире в начале этого года; Немецкий ученый вошел в гонку, чтобы построить самые точные часы в мире.

Исследователи из Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) в Германии используют новые методы спектроскопии для исследования атомных и молекулярных систем и надеются разработать часы, основанные на одном атоме алюминия.

мост атомные часы используемые для спутниковой навигации (GPS), в качестве ссылок для компьютерной сети NTP-серверы и управление воздушным движением традиционно основывалось на атоме цезия. Однако следующее поколение атомных часов, таких как тот, который был представлен NIST, который, как утверждается, был точным с точностью до секунды каждые 300 миллионов лет, использует атомы из других материалов, таких как стронций, которые, по утверждению ученых, могут быть потенциально более точными, чем цезий ,

Исследователи из PTB решили использовать одиночные атомы алюминия и считают, что они находятся на пути к разработке наиболее точных часов и полагают, что существует огромный потенциал для такого устройства, чтобы помочь нам понять некоторые из более сложных аспектов физики.

Нынешний сбор атомных часов позволяет использовать такие технологии, как спутниковая навигация, управление воздушным движением и сетевая синхронизация времени, используя NTP-серверы но считается, что повышение точности следующего поколения атомных часов может быть использовано для выявления некоторых более загадочных качеств квантовой науки, таких как теория струн.

Исследователи утверждают, что новые часы будут обеспечивать такую ​​точность, что они даже смогут измерить минуты различия в гравитации с точностью до каждого сантиметра над уровнем моря.

Говорить о времени может показаться простым делом в эти дни с количеством устройств, которые отображают время для нас и с невероятной точностью таких устройств, как атомные часы и сетевые серверы времени довольно легко понять, как хронология воспринимается как нечто само собой разумеющееся.

Наносекундная точность, обеспечивающая такие технологии, как система GPS, управление воздушным движением и NTP-сервером системы (Network Time Protocol) - это долгий путь от первых частей, которые были изобретены и снабжены движением солнца по небесам.

Солнечные циферблаты действительно были первыми настоящими часами, но у них явно были свои недостатки - например, не работающие ночью или в пасмурную погоду, однако, способность точно сказать время было полным новшеством цивилизации и помогло более структурированным обществам.

Однако полагаться на небесные тела, чтобы отслеживать время, как мы это делали в течение тысяч лет, не станет надежной основой для измерения времени, как было обнаружено изобретением Атомные часы.

Перед атомными часами электронные часы обеспечивали наивысший уровень точности. Они были изобретены на рубеже прошлого века, и хотя они были во много раз более надежными, чем механические часы, они все еще дрейфовали и теряли секунду или две каждую неделю.

Электронные часы, работающие с использованием колебаний (вибраций под энергией) кристаллов, таких как кварц, однако, атомные часы используют резонанс отдельных атомов, таких как цезий, который является таким большим числом колебаний в секунду, что делает невероятно точными (современные атомные часы не дрейфуйте даже через секунду каждые 100 миллионов лет).

Когда был обнаружен такой тип точности времени, стало очевидно, что наша традиция использования вращения Земли как средства рассказать время не так точна, как эти атомные часы. Благодаря их точности вскоре было обнаружено, что вращение Земли не было точным и замедлялось и ускорялось (по минутам) каждый день. Чтобы компенсировать это глобальные временные рамки мира UTC (Всемирное координированное время) добавляет к нему дополнительные секунды один или два раза в год (прыжки секунд).

Атомные часы обеспечивают основу UTC, которая используется тысячами NTP-серверы для синхронизации компьютерных сетей.

Хронология - изучение времени - обеспечило науку и технику некоторыми невероятными инновациями и возможностями. Из атомные часы, NTP-серверы и система GPS, истинная и точная хронология изменила форму мира.

Время и то, как оно считается, было предметом озабоченности человечества с самых ранних цивилизаций. Ранние хронологи проводили время, пытаясь создать календари, но это оказалось более сложным, чем предполагалось прежде всего потому, что Земля занимает четверть дня больше, чем 365 дней, чтобы вывести на орбиту солнце.

Установление правильного числа високосных дней было одной из первых задач, и для календарей потребовалось несколько попыток, пока современный григорианский календарь не был принят земным шаром.

Когда дело доходило до времени контроля на меньшем уровне, большие успехи были достигнуты Галилео Галилей который построил первые маятниковые часы, если бы его смерть не прервала его планы. Маятники были наконец изобретены Кристиан Гюйгенс и обеспечил первый реальный проблеск точного контроля времени в течение дня.

Следующие шаги в хронологии не могли произойти, хотя бы мы лучше понимали время. Ньютон (Сэр Исаак) были первые идеи, и время понятия было абсолютным »и будет« равномерно »для всех наблюдателей. Это было бы очевидной идеей для Ньютона, поскольку многие из нас считают время неизменным, но это было Эйнштейн в своей специальной теории относительности, которая предполагала, что на самом деле время не было постоянным и отличалось бы от всех наблюдателей.

Идеи Эйнштейна оказались верными, и его модель времени и пространства проложила путь для многих современных технологий, которые мы сегодня считаем само собой разумеющимися, например, атомных часов.

Тем не менее, хронология не останавливается на этом, хронометристы постоянно ищут способы повышения точности с современными атомными часами, настолько точными, что они не потеряют секунду за миллионы лет.

В современном мире хронологии есть и другие заметные фигуры. Профессор Дэвид Миллс из Университета штата Делавэр разработал протокол в 1980 для синхронизации компьютерных сетей.

Его протокол сетевого времени (NTP) теперь используется в компьютерных системах и сетях по всему миру посредством NTP серверы времени, NTP-сервером гарантирует, что компьютеры на разных сторонах земного шара могут работать точно в одно и то же время.

Это одна из самых знаковых марок земли в мире. Стоя гордо над зданиями парламента, Биг Бен празднует свой 150th день рождения. Тем не менее, несмотря на то, что они живут в эпоху атомных часов и NTP серверы времени, это один из самых популярных часов в мире, в котором сотни тысяч лондонцев полагаются на свои куранты, чтобы установить свои часы.

Биг Бен на самом деле является именем главного звонка внутри часов, который создает четвертьчасовые куранты, но колокол не начинался, когда часы были впервые построены. Часы начали держать время на 31 May 1859, а колокол не ударил в первый раз до июля 11.

Некоторые утверждают, что двенадцатитонный колокол назван в честь Сэр Бенджамин Холл главный комиссар работ, который работал над часовым проектом (и, как говорили, был человеком с большим обхватом). Другие утверждают, что колокол был назван в честь боксера-тяжеловеса Бен Коунт который сражался под псевдонимом Биг Бен.

Механизм с пятью тонами работает как гигантские наручные часы и рана три раза в неделю. Его точность, если настраивается путем добавления или удаления старых пенни на маятнике, который довольно далек от точности, что современные атомные часы и NTP-сервером системы генерируются с точностью до наносекунд.

В то время как Биг Бен доверяет десятки тысяч лондонцев, чтобы обеспечить точное время, современные атомные часы используются миллионами каждый день, не осознавая этого. Атомные часы являются основой для спутниковых навигационных систем GPS, которые у нас есть в наших автомобилях, они также поддерживают синхронизацию Интернета посредством NTP-сервер времени (Network Time Protocol),.

Любая компьютерная сеть может быть синхронизирована с атомными часами, используя специальную NTP-сервером, Эти устройства получают время от атомных часов, либо через систему GPS, либо специальные радиопередачи.

Ядерное оружие, компьютеры, GPS, атомные часы и углеродного датирования - атомов гораздо больше, чем вы думаете.

С начала двадцатого века человечество было одержим атомами и мелочами нашей вселенной. Во многом в первой половине прошлого века человечество стало одержимым использованием скрытой силы атома, раскрытой нам работой Альберта Эйнштейна и завершенной Робертом Оппенгеймером.

Однако для нашего исследования атома было гораздо больше, чем просто оружия. Изучение атомов (квантовая механика) лежит в основе большинства наших современных технологий, таких как компьютеры и Интернет. Он также находится на переднем крае хронологии - измерения времени.

Атом играет ключевую роль как в хронологии, так и в прогнозировании времени. Атомные часы, которые используются во всем мире с помощью компьютерных сетей, используя NTP-серверы и другие технические системы, такие как управление воздушным движением и спутниковая навигация.

Атомные часы работают, контролируя чрезвычайно высокочастотные колебания отдельных атомов (традиционно цезий), которые никогда не изменяются в конкретных энергетических состояниях. Поскольку атомы цезия резонируют в течение 9 миллиардов раз в секунду и никогда не изменят его частоту, он делает m очень точным (теряя менее секунды каждые 100 миллионов лет)

Но атомы также могут использоваться для разработки не только точного и точного времени, но также могут быть использованы для установления возраста объектов. Углеродное датирование - это имя, данное этому методу, который измеряет естественный спад атомов углерода. Все мы сделаны в основном из углерода и, как и другие элементы, «распады» углерода во времени, когда атомы теряют энергию за счет излучения ионизирующих частиц и излучения.

Однако в некоторых атомах, таких как уран, это происходит очень быстро, однако другие атомы, такие как железо, очень стабильны и очень медленно распадаются. Углерод, в то время как он распадается быстрее, чем железо, все еще медленно теряет энергию, но потери энергии точны с течением времени, поэтому, анализируя атомы углерода и измеряя их прочность, его можно довольно точно установить, когда первоначально образовался углерод.

Следующий последние сообщения в СМИ из-за отсутствия инвестиций в Глобальную навигационную спутниковую систему США - GPS (Глобальная система определения местоположения) и потенциального отказа навигационных приемников в последние годы специалисты по синхронизации времени, Galleon Systems, хотели бы обеспечить всем своим клиентам, что любой сбой GPS сеть не повлияет на текущий Серверы времени GPS NTP.

Недавние сообщения в средствах массовой информации после исследования, проведенного кабинетом подотчетности правительства США (GAO), в результате которого произошло бесхозяйственное управление и отсутствие инвестиций, означало, что текущее количество операционных спутников 31 может иногда уменьшаться до 24 в 2011 и 2012, что затруднит его точность.

Однако Национальная физическая лаборатория Великобритании уверены, что любые потенциальные проблемы навигационных средств GPS не повлияют на информацию о времени, используемую GPS NTP-серверы.

Представитель Национальной физической лаборатории Великобритании подтвердил, что информация о времени не должна затрагиваться каким-либо возможным будущим спуском спутника.

«По оценкам, существует риск 20%, что в 2011-2012 количество спутников в созвездии GPS может упасть ниже 24 время от времени.

«Если это произойдет, может быть небольшое снижение точности местоположения GPS-приемников в определенные периоды времени, и, в частности, им может потребоваться больше времени, чтобы приобрести исправление в некоторых местах при первом включении. Однако даже тогда эффект будет ухудшением производительности, а не полным отказом от работы.

«Приемник GPS-синхронизации вряд ли сильно повлияет, поскольку, когда он определил свою позицию при включении, каждый наблюдаемый спутник предоставляет ему полезную информацию о времени. Небольшое сокращение количества спутников в перспективе не должно сильно ухудшать его производительность ».