Genauigkeit in der Zeitmessung Atomuhren und Zeitserver
Geschrieben von Stuart on September 25th, 2008
Die Entwicklung von Atomuhren im gesamten 20. Jahrhundert war für viele der Technologien, die wir täglich einsetzen, von grundlegender Bedeutung. Ohne Atomuhren würden viele Innovationen des zwanzigsten Jahrhunderts einfach nicht existieren.
Satellitenkommunikation, globale Positionierung, Computernetzwerke und sogar das Internet wären nicht in der Art und Weise funktionsfähig, wie wir es gewohnt wären, wenn Atomuhren und ihre ultrapräzise Zeitmessung fehlten.
Atomuhren sind unglaublich genaue Chronometer, die keine Sekunde in Millionen von Jahren verlieren. Im Vergleich dazu können digitale Uhren jede Woche eine Sekunde verlieren und die genauesten mechanischen Uhren verlieren noch mehr Zeit.
Der Grund für die unglaubliche Präzision einer Atomuhr ist, dass sie auf einer Schwingung eines einzelnen Atoms beruht. Eine Schwingung ist nur eine Schwingung bei einem bestimmten Energieniveau, bei den meisten Atomuhren basieren sie auf der Resonanz des Cäsiumatoms, das jede Sekunde genau 9,192,631,770-mal oszilliert.
Viele Technologien verlassen sich wegen ihrer ungezügelten Genauigkeit auf Atomuhren. Das globale Setzungsprinzip ist ein Paradebeispiel. Alle GPS-Satelliten verfügen über eine Atomuhr, und diese Timing-Informationen werden für die Positionsbestimmung verwendet. Da GPS-Satelliten mithilfe von Radiowellen kommunizieren und sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen (180,000-Meilen pro Sekunde im Vakuum), können winzige Ungenauigkeiten in der Zeit die Positionierung um Hunderte von Meilen ungenau machen.
Eine weitere Anwendung, die die Verwendung von Atomuhren erfordert, ist in Computernetzwerken. Wenn Computer weltweit miteinander kommunizieren, ist es unerlässlich, dass alle dieselbe Zeitquelle verwenden. Andernfalls wären zeitkritische Transaktionen wie Internet-Shopping, Online-Reservierungen, die Börse und sogar das Versenden einer E-Mail nahezu unmöglich. E-Mails würden ankommen, bevor sie gesendet wurden, und der gleiche Artikel auf einer Internet-Shopping-Site könnte an mehr als eine Person verkauft werden.
Aus diesem Grund wurde eine globale Zeitskala namens UTC (Coordinated Universal Time) entwickelt, die auf der Zeit basiert, die von Atomuhren angegeben wird. UTC wird über Timeserver an Computernetzwerke übertragen. Die meisten Zeitserver verwenden NTP (Netzwerkzeitprotokoll) um die Netzwerke zu verteilen und zu synchronisieren.
NTP Zeitserver kann UTC-Zeit von einer Anzahl von Quellen empfangen Am häufigsten können die an Bord befindlichen Atomuhren des GPS-Systems als eine UTC-Quelle von einem Zeitserver verwendet werden, der mit einer GPS-Antenne verbunden ist.
Eine andere Methode, die von NTP häufig verwendet wird Zeit-Servers ist es, die Langwellenfunkübertragung zu nutzen, die von den nationalen Physiklaboratorien mehrerer Länder ausgestrahlt wird. Obwohl sie nicht überall verfügbar sind und für lokale Topografie anfällig sind, bieten die Übertragungen eine sichere Methode zum Empfangen von Zeitquellen.
Wenn keine dieser Methoden verfügbar ist, kann eine UTC-Timing-Quelle aus dem Internet empfangen werden, obwohl Genauigkeit und Sicherheit nicht garantiert sind.
Dieser Beitrag wurde geschrieben von Stuart
