Атомные часы и NTP-серверы
В обычных электронных часах время сохраняется путем пропускания электрического тока через генератор, который производит повторяющийся электрический сигнал, который затем регулируется кварцевым кристаллом для обеспечения точности. Эти кварцевые генераторы гораздо точнее механических часов, но все равно будут дрейфовать, возможно, более секунды в неделю.
Для повседневного использования кварцевые генераторы - прекрасный способ отслеживать время; В повседневной жизни, вторая делает очень мало различий, однако, поскольку свет или радиоволны могут путешествовать по 300,000 милям за секунду, некоторые высокие технологии, такие как спутниковая навигация или глобальная связь, требуют гораздо большей точности, чтобы быть возможной.
Атомные часы - это устройство хронометража, которое использует известную атомную резонансную частоту атома для поддержания времени. Первые действительно точные атомные часы были построены в 1955 в Национальной физической лаборатории в Великобритании и были основаны на атоме цезия -133, который колеблется ровно в 9,192,631,770 каждую секунду.
Это колебание на самом деле является повторяющимся сигналом от СВЧ-излучения, испускаемого электронами в атоме, когда они меняют уровни энергии. Большая часть атомных часов предназначена для создания правильного состояния для возникновения и увеличения колебаний.
Хотя могут использоваться и другие атомы, колебания (9,192,631,770 в секунду) атома цезия-133 теперь принимаются Международной системой единиц (SI) как определение одной секунды.
Атомные часы, как правило, очень большие и представляют собой множество высокотехнических устройств, таких как вакуум, и требуют, чтобы целые команды ученых поддерживали и контролировали часы. Большая часть из которых идет на компенсацию нежелательных побочных эффектов, таких как частоты других атомов в часах и даже гравитационное расширение (где, согласно теории Эйнштейна, часы на разных высотах работают по-разному из-за различий в гравитационном поле) Это делает атомные часы высоко дорогая.
К счастью, многие крупные национальные физические лаборатории передают радиосигналы времени от своих атомных часов, которые также могут использоваться для синхронизации стандартных кварцевых генераторов.
Атомные часы также являются основой GPS (Global Positioning System), поскольку каждый спутник содержит атомные часы, поскольку точное время является интегральным для позиционирования (позиция в любом месте состоит из направления, скорости и времени).
Сигналы GPS также могут использоваться для захвата сигнала времени. В настоящее время наиболее распространенным способом является то, что компьютерные сети сохраняют точное время, что также необходимо во многих коммуникациях и приложениях. Большинство компьютерных сетей используют NTP-сервер (Network Time Protocol) для синхронизации своих устройств с атомарным сигналом времени, полученным через сеть GPS.
Универсальная шкала времени, UTC (Coordinated universal Time), была разработана на основе времени, рассказанного атомными часами TAI (International Atomic Time). UTC учитывает замедление вращения Земли путем добавления секунд перехода в TAI, чтобы предотвратить постепенный дрейф ночи в день (хотя это займет 40,000 лет или около того) и позволяет всему миру общаться с использованием того же временного масштаба.
