Verfolgen Zeit war ein integraler Bestandteil der Entwicklung der menschlichen Zivilisation. Man könnte argumentieren, dass der größte Schritt, den die Menschheit unternahm, in der Entwicklung der Landwirtschaft bestand, die es den Menschen ermöglichte, mehr Zeit für die Entwicklung hoch entwickelter Kulturen freizumachen.

Die Landwirtschaft war jedoch grundsätzlich auf die Zeitmessung angewiesen. Kulturen sind saisonabhängig und zu wissen, wann sie gepflanzt werden, ist der Schlüssel zum gesamten Gartenbau. Es wird angenommen, dass antike Monumente wie Stonehenge aufwändige Kalender waren, die den Alten dabei halfen, die kürzesten und längsten Tage (Sonnenwende) zu identifizieren.

Als sich die menschliche Zivilisation entwickelte, wurde es immer wichtiger, immer präzisere Zeit zu sagen. Und Tage des Jahres zu identifizieren, war eine Sache, aber zu berechnen, wie weit in einen Tag ein anderer war.

Das Timing war bis ins Mittelalter sehr ungenau. Menschen würden sich auf Zeitvergleiche als Zeitreferenz verlassen, wie zum Beispiel, wie lange es dauerte, um eine Meile zu gehen, oder die Tageszeit würde geschätzt werden, wenn die Sonne am höchsten war (Mittag).

Glücklicherweise führte die Entwicklung der Uhren Mitte des letzten Jahrtausends dazu, dass die Menschen zum ersten Mal die Uhrzeit genau bestimmen konnten. Mit der Entwicklung der Uhren wurden ihre Genauigkeit und Zivilisation effizienter, da Ereignisse genauer synchronisiert werden konnten.

Als um die Wende des letzten Jahrhunderts elektronische Uhren eintrafen, wurde die Genauigkeit weiter erhöht und neue Technologien begannen sich zu entwickeln, aber erst mit dem Aufstieg der Atomuhr dass die moderne Welt wirklich Gestalt annahm.

Atomuhren haben Technologien wie Satelliten, Computernetzwerke und GPS-Tracking möglich gemacht, weil sie so genau sind - innerhalb von einer Sekunde alle hundert Millionen Jahre.

Man hat sogar entdeckt, dass die Atomuhren noch genauer sind als der Spin der Erde, der sich ändert, dank der Gravitation des Mondes und zusätzlichen Sekunden, die zu der Länge eines Tages addiert werden müssen - Die Schaltsekunde.

Atomuhren bedeuten, dass eine globale Zeitskala mit einer Genauigkeit von bis zu einem Tausendstel der Sekunde entwickelt wurde, die UTC - Coordinated Universal Time genannt wird.

Computernetzwerke, die von überall auf der Welt in perfekter Synchronisation mit UTC kommunizieren, wenn sie ein NTP Zeitserver.

Ein NTP-Server synchronisiert ein gesamtes Computernetzwerk innerhalb weniger Millisekunden der UTC-Zeit, um globale Kommunikation und Transaktionen zu ermöglichen.

Atomuhren werden immer noch entwickelt Die neuesten Strontium-Uhren versprechen eine Genauigkeit von einer Sekunde alle 1 Milliarde Jahre.

Zeitserver gibt es in verschiedenen Formen und Größen. Der Hauptunterschied zwischen den meisten dedizierten Zeitservern besteht in der Art und Weise, wie sie eine Zeitgeberquelle erhalten.

Einige Zeitserver verwenden nationale Zeit- und Frequenzübertragungen, die auf Langwellen ausgestrahlt werden, während andere das GPS-Netzwerk verwenden.

Einige Zeitserver sind so konzipiert, dass sie im Rack montiert werden können, perfekt für das durchschnittliche U-System von Racks, wodurch der Server eng in Ihr vorhandenes Rack integriert werden kann.

Andere Zeitserver sind nichts anderes als kleine Boxen, die diskret versteckt werden können.

Hier ist eine Liste der Top-Time-Server-Hersteller:

Galleon Systems

Elproma

Symmetricom

Meinberg

Zeitwerkzeuge

Die NTP-Server oder Network Time Server, wie es oft genannt wird, ist der Höhepunkt von Jahrhunderten der Horologie und Chronologie. Die Geschichte der Zeitmessung war nicht so glatt, wie Sie vielleicht denken.

Welcher Monat war die russische Oktoberrevolution? Ich bin mir sicher, Sie haben geahnt, dass es eine Trickfrage ist. Wenn Sie die Tage bis zur Oktoberrevolution zurückverfolgen, die die Form von Russland in 1917 verändert haben, werden Sie feststellen, dass sie erst im November begann!

Eine der ersten Entscheidungen, die die Bolschewiki, die die Revolution gewonnen hatten, beschlossen hatten, war, sich dem Rest der Welt anzuschließen, indem sie den Gregorianischen Kalender aufgriffen. Russland hat zuletzt den Kalender übernommen, der bis heute in der ganzen Welt verwendet wird.

Dieser neue Kalender war ausgefeilter als der julianische Kalender, den die meisten Europäer seit dem Römischen Reich benutzt hatten. Leider ließ der Julianische Kalender nicht genügend Schaltjahre zu und um die Jahrhundertwende hatte dies dazu geführt, dass die Jahreszeiten so weit gegangen waren, dass, als Russland den Kalender nach dem Mittwoch, 31 Januar 1918 am nächsten Tag übernahm wurde Donnerstag, 14 Februar 1918.

Während also die Oktoberrevolution im Oktober im alten System stattfand, bedeutete sie für den neuen Gregorianischen Kalender, dass sie im November stattgefunden hatte.

Während der Rest Europas diesen genaueren Kalender früher annahm als die Russen, mussten sie auch die saisonale Abweichung korrigieren, so dass sie in 1752, als Großbritannien Systeme änderte, elf Tage verloren, was laut dem populistischen Maler der Zeit, Hogarth, Aufrührer verursachte verlangen die Rückkehr ihrer verlorenen elf Tage.

Dieses Problem der Ungenauigkeit bei der Verfolgung der Zeit wurde bei den 1950 als erster gelöst Atomuhren wurden entwickelt. Diese Geräte waren so genau, dass sie eine Million Jahre Zeit behalten konnten, ohne eine Sekunde zu verlieren.

Es stellte sich jedoch bald heraus, dass diese neuen Chronometer tatsächlich zu genau waren - verglichen mit der Erdrotation überhaupt. Das Problem war, dass während Atomuhren die Länge eines Tages auf die nächste Millisekunde messen konnten, ein Tag nie die gleiche Länge hat.

Der Grund dafür ist, dass die Schwerkraft des Mondes die Erdrotation beeinflusst und ein Wackeln verursacht. Dieses Wackeln hat die Wirkung, den Spin der Erde zu verlangsamen und zu beschleunigen. Wenn nichts getan wurde, um dies auszugleichen, würde die Zeit von Atomuhren (International Atomic Time - TAI) und der Zeit, die von Landwirten, Astronomen und Ihnen und mir (Greenwich Meantime - GMT) basierend auf der Erdrotation verwendet wurde, letztendlich schwinden Mittag würde Mitternacht werden (wenn auch in vielen Jahrtausenden).

Die Lösung bestand darin, eine Zeitskala zu entwerfen, die auf der Atomzeit basiert, aber auch für dieses Wobbeln der Erdrotation verantwortlich ist. Die Lösung hieß UTC (Coordinated Universal Time) und berücksichtigt die variable Rotation der Erde, indem gelegentlich 'Schaltsekunden' hinzugefügt werden. Seit seiner Einführung in den 1970 wurden über 30 Sekunden in UTC hinzugefügt.

UTC ist jetzt eine globale Zeitskala, die auf der ganzen Welt von Computernetzen zur Synchronisierung verwendet wird. Die meisten Computernetzwerke verwenden ein NTP-Server UTC-Zeit empfangen und verteilen.

Die NTP-Zeitskala basiert auf UTC (Coordinated Universal Time) ist eine globale zivile Zeitskala, die auf der Internationalen Atomzeit (TAI) basiert, aber für die Verlangsamung des Erdspins verantwortlich ist, indem Schaltsekunden intermittierend hinzugefügt werden.

Dies wird getan, um sicherzustellen, dass UTC in Übereinstimmung mit GMT (Greenwich Meantime, oft als UT1 bezeichnet) gehalten wird. Versäumnis, die Verlangsamung der Erde zu erklären (und gelegentliche Beschleunigung), würde bedeuten, dass UTC nicht mehr synchron mit GMT und Mittag, wenn die Sonne traditionell am höchsten am Himmel ist, abdriften würde. In der Tat, wenn Schaltsekunden nicht hinzugefügt wurden, würde der Mittag um Mitternacht fallen und umgekehrt (wenn auch in mehreren Jahrtausenden).

Nicht jeder ist glücklich mit Schaltsekunden, es gibt diejenigen, die das Gefühl haben, dass das Hinzufügen von Sekunden, um die Erdrotation und UTC inline zu halten, nichts anderes als ein Fudge ist. Dies würde jedoch astronomische Beobachtungen unmöglich machen, da die Astronomen die genaue Position der Sternkörper kennen müssen und die Bauern auch auf die Erdrotation angewiesen sind.

Die NTP Uhr stellt die Zeit auf eine völlig andere Weise dar als die menschliche Wahrnehmung der Zeit. Anstatt die Zeit in Minuten, Stunden, Tage, Monate und Jahre zu formatieren, verwendet NTP eine fortlaufende Zahl, die die Anzahl der Sekunden seit 0h 1 Januar 1900 darstellt. Dies ist als die erste Epoche bekannt.

Die Sekunden, die von der Prime-Epoche gezählt werden, steigen weiter an, aber um jedes 136-Jahr herum. Der erste Wrap-Around findet in 2036, 136 Jahren seit der Blütezeit statt. Um mit diesem NTP umzugehen, wird eine äärte ganze Zahl verwendet, so dass, wenn die Sekunden auf Null zurückgesetzt werden, die ganze Zahl 1 die erste Ära darstellen wird und negative ganze Zahlen die Zeiten vor der ersten Epoche darstellen.

Zeit-Server die ihre Zeit vom GPS-System erhalten, empfangen tatsächlich nicht UTC, hauptsächlich weil das GPS-Netzwerk vor der ersten Schaltsekunde in Entwicklung war, aber sie basieren auf TAI. Die GPS-Zeit wird jedoch vom GPS-Zeitserver in UTC umgewandelt.

Die Funkübertragung, die von nationalen Physiklabors wie MSF, DCF oder WWVB ausgestrahlt wird, basieren alle auf UTC und daher müssen die Zeitserver keine Konvertierung durchführen.

Atomuhren gibt es seit den 1950's. Sie haben eine unglaubliche Genauigkeit bei der Zeitmessung geliefert, wobei die meisten modernen Atomuhren innerhalb einer Million Jahre keine Sekunde verloren haben.

Dank Atomuhren sind viele Technologien möglich geworden und haben unser Leben verändert. Satellitenkommunikation, Satellitennavigation, Internet-Shopping und Netzwerkkommunikation sind nur dank Atomuhren möglich.

Atomuhren sind die Grundlage für die globale Zeitskala Universal Coordinated Time (UTC) der Welt und sind die Referenz, die viele Computernetzwerke als Zeitquelle verwenden, um unter ihren Geräten zu verteilen NTP (Network Time Protocol) und ein Zeitserver.

Atomuhren basieren auf dem Atom Cäsium-133. Dieses Element wurde traditionell in Atomuhren als seine Resonanz oder Vibrationen während eines bestimmten Energiezustands oder extrem hoch (über 9 Milliarden) verwendet und kann daher ein hohes Maß an Genauigkeit liefern.

Es gibt jedoch neue Arten von Atomuhren, die mit der nächsten Generation von Atomuhren noch genauer werden, die in 200 Millionen Jahren weder eine Sekunde gewinnen noch verlieren.

Die nächste Generation von Atomuhren verlässt sich nicht mehr auf das Cäsiumatom, sondern verwendet Elemente wie Quecksilber oder Strontium und anstelle von Mikrowellen wie den Cäsiumuhren verwenden diese neuen Uhren Licht, das höhere Frequenzen hat.

Strontiums Resonanz übersteigt auch 430 Billionen, was den 9.2 Milliarden Schwingungen, die Cäsium verwaltet, weit überlegen ist.

Gegenwärtig können Atomuhren von Computersystemen unter Verwendung entweder eines Funk- oder eines GPS-Takts oder dediziert verwendet werden NTP Zeitserver. Diese Geräte können das von Atomuhren übertragene Zeitsignal empfangen und unter Netzwerkgeräten und Computern verteilen.

Das National Institute for Standards and Technology (NIST) hat jedoch eine Miniatur-Atomuhr enthüllt, die auf einer Seite nur 1.5 Millimeter misst und etwa 4 Millimeter groß ist. Es verbraucht weniger als 75 Tausendstel Watt und hat eine Stabilität von etwa einem Teil in 10 Milliarden, was einer Uhr entspricht, die in 300-Jahren weder mehr als eine Sekunde gewinnen noch verlieren würde.

Zukünftig könnten diese Geräte in Computersysteme integriert werden, die die aktuellen Echtzeituhrchips ersetzen, die notorisch ungenau sind und abdriften können.

Coordinated Universal Time (UTC - von der französischen Temps Universel Coordonné) ist eine internationale Zeitskala basierend auf der Zeit, die von Atomuhren erzählt wird. Atomuhren sind innerhalb von einer Sekunde in mehreren Millionen Jahren genau. Sie sind so genau, dass die Internationale Atomzeit, die Zeit, die durch diese Geräte weitergegeben wird, noch genauer ist als der Spin der Erde.

Die Erdrotation wird von der Schwerkraft des Mondes beeinflusst und kann daher verlangsamen oder beschleunigen. Aus diesem Grund muss die Internationale Atomzeit (TAI von der französischen Temps Atomique International) "Leap Sekunden" hinzugefügt haben, um sie mit der ursprünglichen Zeitskala GMT (Greenwich Independence), auch als UT1 bezeichnet, zu verbinden, die auf der Sonnenzeit basiert .

Diese neue Zeitskala, die als UTC bekannt ist, wird heute überall auf der Welt verwendet, so dass Computernetzwerke und Kommunikation auf gegenüberliegenden Seiten des Globus durchgeführt werden können.

UTC wird nicht von einem einzelnen Land oder einer Verwaltung verwaltet, sondern von einer weltweiten Zusammenarbeit von Atomuhren, die für politische Neutralität und Genauigkeit sorgt.

UTC wird auf verschiedene Arten auf der ganzen Welt übertragen und von Computernetzen, Fluggesellschaften und Satelliten genutzt, um eine genaue Synchronisation unabhängig vom Standort der Erde zu gewährleisten.

In den USA haben die NIST (Nationales Institut für Standards und Technologie) UTC von ihrer Atomuhr in Fort Collins, Colorado, ausgestrahlt. Die National Physics Laboratories des Vereinigten Königreichs und Deutschlands haben ähnliche Systeme in Europa.

Das Internet ist auch eine weitere Quelle der UTC-Zeit. Über tausend Zeit-Server Über das Internet kann eine UTC-Zeitquelle empfangen werden, obwohl viele für die meisten Netzwerkanforderungen nicht präzise genug sind.

Ein anderes, sichereres und genaueres Verfahren zum Empfang von UTC ist die Verwendung der Signale, die vom Global Positioning System der USA übertragen werden. Die Satelliten des GPS-Netzwerks enthalten alle Atomuhren, die zur Positionierung verwendet werden. Diese Uhren senden die Zeit, die mit einem GPS-Empfänger empfangen werden kann.

Viele gewidmet Zeit-Server sind verfügbar, die eine UTC-Zeitquelle entweder von dem GPS-Netzwerk oder den Übertragungen des Nationalphysiklabors (die alle auf 60-kHz-Langwelle gesendet werden) empfangen können.

Die meisten Zeitserver verwenden NTP (Network Time Protocol), um Computernetzwerke auf die UTC-Zeit zu verteilen und zu synchronisieren.

Die meisten Leute haben davon gehört Atomuhren, ihre Genauigkeit und Präzision sind gut bekannt. Eine ato0mic-Uhr hat das Potenzial, Zeit für mehrere hundert Millionen Jahre zu behalten und keine Sekunde im Drift zu verlieren. Drift ist der Prozess, bei dem Uhren aufgrund von Ungenauigkeiten in den Mechanismen, die sie zum Funktionieren bringen, Zeit verlieren oder gewinnen.

Mechanische Uhren zum Beispiel gibt es seit Hunderten von Jahren, aber selbst die teuersten und ausgereiftesten werden mindestens eine Sekunde am Tag treiben. Während elektronische Uhren genauer sind, werden sie auch um eine Sekunde pro Woche abweichen.

Atomuhren haben keinen Vergleich, wenn es um Zeitmessung geht. Da eine Atomuhr auf der Oszillation eines Atoms (in den meisten Fällen des Cäsium 133 Atoms) basiert, das eine exakte und endliche Resonanz hat (Caesium ist 9,192,631,770 jede Sekunde), sind sie auf eine Milliardstel Sekunde (eine Nanosekunde) genau. .

Diese Art von Genauigkeit ist beispiellos und hat Technologien und Innovationen ermöglicht, die die Welt verändert haben. Satellitenkommunikation ist nur dank der Zeitmessung von Atomuhren möglich, ebenso die Satellitennavigation. Da die Lichtgeschwindigkeit (und damit die Radiowellen) über 300,000km pro Sekunde wandern, könnte eine Ungenauigkeit von einer Sekunde ein Navigationssystem Hunderttausende von Meilen entfernt sein.

Präzise Genauigkeit ist auch in vielen modernen Computeranwendungen essentiell. Globale Kommunikation, insbesondere Finanztransaktionen, müssen genau erfolgen. In der Wall Street oder der Londoner Börse kann eine Sekunde den Wert von Aktien sehen, die um Millionen steigen oder fallen. Online-Reservierung erfordert auch die Genauigkeit und die perfekte Synchronisation nur Atomuhren können sonst bieten Tickets könnten mehr als einmal verkauft werden und Geldautomaten könnte am Ende auszahlen Ihren Lohn zweimal, wenn Sie einen Geldautomaten mit einer langsamen Uhr gefunden.

Während dies für die unehrlichsten von uns wünschenswert erscheinen mag, braucht es nicht viel Phantasie, um zu verstehen, welche Probleme ein Mangel an Genauigkeit und Synchronisation verursachen könnte. Aus diesem Grund wurde eine internationale Zeitskala entwickelt, die auf der von Atomuhren bestimmten Zeit basiert.

UTC (Coordinated Universal Time) ist überall gleich und kann die Verlangsamung der Erdrotation durch Hinzufügen von Schaltsekunden erklären, um UTC mit GMT (Greenwich Meantime) in Einklang zu bringen. Alle Computernetzwerke, die an der globalen Kommunikation teilnehmen, müssen mit UTC synchronisiert werden. Da UTC auf der Zeit basiert, die von Atomuhren angegeben wird, ist es die genaueste Zeitskala, die möglich ist. Damit ein Computernetzwerk UTC empfangen und synchronisiert halten kann, benötigt es zunächst Zugriff auf eine Atomuhr. Diese sind teure und große Ausrüstungsgegenstände und sind im allgemeinen nur in großen physikalischen Laboratorien zu finden.

Glücklicherweise kann die Zeit, die von diesen Uhren erzählt wird, immer noch von a empfangen werden Netzwerk-Zeitserver durch die Verwendung von Zeit- und Frequenz-Langwellensendungen, die von nationalen Physiklaboren oder vom GPS (Global Positioning System) übertragen werden. NTP (Netzwerkzeitprotokoll) kann dann diese UTC-Zeit an das Netzwerk verteilen und das Zeitsignal verwenden, um alle Geräte im Netzwerk perfekt mit UTC synchronisiert zu halten.

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.