Dieser Artikel beschreibt den Ursprung und die Funktionsweise von Atomuhren und wie sie verwendet werden, um Computernetzwerke auf der ganzen Welt mithilfe von NTP-Servern zu synchronisieren.

Bei herkömmlichen elektronischen Uhren Zeit wird durch Ausführen eines elektrischen Stroms durch einen Oszillator gehalten, die ein sich wiederholendes elektrisches Signal erzeugt dies dann durch eine Quarzkristall geregelt Präzision zu halten. Diese Quarzoszillatoren sind weit genauer als mechanische Uhren aber immer noch treiben, vielleicht über eine zweite eine Woche.

Für Tag zu Tag sind Gebrauch Kristalloszillatoren eine feine Weise, die Spuren der Zeit zu halten; im täglichen Betrieb unseres Lebens, macht ein zweiter sehr wenig Unterschied jedoch, wie Licht oder Radiowellen 300,000 Meilen in einem zweiten reisen können, einige High-Technologien wie Satellitennavigation oder globale Kommunikation erfordern weit mehr Genauigkeit möglich sein.

Atomuhren sind eine Zeitmessungsvorrichtung, die die bekannten Atomresonanzfrequenz eines Atoms verwendet Zeit zu halten. Die erste wirklich genaue Atomuhr wurde in 1955 am National Physical Laboratory in Großbritannien und wurde auf Caesiumatom -133 basiert die 9,192,631,770 genau schwingt jede Sekunde.

Diese Schwingung ist tatsächlich ein sich wiederholendes Signal von der Mikrowellenstrahlung, die von Elektronen in einem Atom emittiert wird, wenn sie Energieniveaus ändern. Ein großer Teil einer Atomuhr ist so konzipiert, den richtigen Zustand zu erzeugen Schwingungen zu verursachen und zu erweitern.
Obwohl andere Atome verwendet werden können, wird die Oszillation (9,192,631,770 eine Sekunde) des Cäsium-133-Atoms nun vom Internationalen Einheitensystem als Definition von einer Sekunde akzeptiert.

Atomuhren sind im Allgemeinen sehr groß und stellen viele hochtechnische Geräte wie Staubsauger dar und erfordern ganze Teams von Wissenschaftlern, um die Uhren zu warten und zu überwachen. Vieles davon geht in die Kompensation von unerwünschten Nebeneffekten wie Frequenzen anderer Atome in der Uhr und sogar Gravitationsdilatation (wo nach Einsteins Theorie Uhren auf verschiedenen Höhen wegen der Unterschiede im Gravitationsfeld unterschiedlich laufen). Dies macht Atomuhren teuer.

Glücklicherweise sind viele groß angelegte nationale physikalische Laboratorien übertragen Radiozeitsignale von ihren Atomuhren, die verwendet werden können, zu Standard-Quarzoszillatoren zu synchronisieren.

Atomuhr sind auch die Basis von GPS (Global Positioning System) als jeder Satellit eine Atomuhr enthält als die genaue Zeit für die Positionierung integriert ist (eine Position irgendwo aus einer Richtung durchgeführt wird, eine Geschwindigkeit und Zeit).
GPS-Signale können auch verwendet werden, um ein Zeitsignal zu erfassen. Dies ist heutzutage die üblichste Art und Weise, wie Computernetzwerke eine genaue Zeit beibehalten, was auch für viele Kommunikationen und Anwendungen wesentlich ist.

Die meisten Computernetzwerke verwenden einen NTP-Server (Network Time Protocol), um ihre Geräte mit einem über das GPS-Netzwerk empfangenen atomaren Zeitsignal zu synchronisieren.

Ein universeller Zeitplan, UTC (Universal Time Coordinated), wurde auf der Grundlage der Zeit, erzählt von Atomuhr, TAI (International Atomic Time) entwickelt. UTC-Konten für die Verlangsamung der Erdrotation durch Schaltsekunden TAI Zugabe, um die allmähliche Drift der Nacht in dem Tag zu verhindern (obwohl die 40,000 Jahre dauern würde, oder so) und erlaubt die ganze Welt mit dem gleichen Zeitplan zu kommunizieren.

Dieser Beitrag wurde geschrieben von Richard N Williams

Richard Williams N ist ein technischer Autor und Spezialist für die NTP-Server und Zeitsynchronisation-Industrie. Richard Williams N auf Google+