Ist eine Atomuhr radioaktiv?

An Atomuhr hält die Zeit besser als jede andere Uhr. Sie halten sogar die Zeit besser als die Rotation der Erde und die Bewegung der Sterne. Ohne die Atomuhr wäre eine GPS-Navigation unmöglich, das Internet würde nicht synchronisiert und die Position der Planeten wäre nicht genau genug bekannt, um Raumsonden und Lander zu starten und zu überwachen.

Eine Atomuhr ist nicht radioaktiv, sie beruht nicht auf Atomzerfall. Vielmehr hat eine Atomuhr genau wie gewöhnliche Uhren eine oszillierende Masse und eine Feder.

Der große Unterschied zwischen einer Standarduhr in Ihrem Haus und einer Atomuhr besteht darin, dass die Oszillation in einer Atomuhr zwischen dem Kern eines Atoms und den umgebenden Elektronen liegt. Diese Oszillation ist nicht genau eine Parallele zu Unruh und Spirale einer Uhr, aber Tatsache ist, dass beide Oszillationen nutzen, um die verstreichende Zeit im Auge zu behalten. Die Schwingungsfrequenzen innerhalb des Atoms werden durch die Masse des Kerns und die Schwerkraft und die elektrostatische "Feder" zwischen der positiven Ladung auf dem Kern und der ihn umgebenden Elektronenwolke bestimmt.

Was sind die Arten der Atomuhr?

Heute, obwohl es verschiedene Arten von Atomuhren gibt, bleibt das Prinzip hinter ihnen allen gleich. Der Hauptunterschied besteht in dem verwendeten Element und dem Mittel zum Erkennen, wann sich das Energieniveau ändert. Die verschiedenen Arten von Atomuhren umfassen:

Die Cäsium-Atomuhr verwendet einen Strahl von Cäsiumatomen. Die Uhr trennt Cäsiumatome verschiedener Energieniveaus durch ein Magnetfeld.

Die Wasserstoffatomuhr hält Wasserstoffatome in einem Behälter mit Wänden aus einem speziellen Material auf dem erforderlichen Energieniveau, so dass die Atome nicht zu schnell ihren höheren Energiezustand verlieren.

Die Rubidium-Atomuhr, die einfachste und kompakteste von allen, verwendet eine Rubidiumgas-Glaszelle, die ihre Lichtabsorption auf der optischen Rubidiumfrequenz ändert, wenn die umgebende Mikrowellenfrequenz genau richtig ist.

Die genaueste kommerzielle Atomuhr, die heute verfügbar ist, verwendet das Cäsiumatom und die normalen Magnetfelder und Detektoren. Zusätzlich werden die Cäsiumatome daran gehindert, durch Laserstrahlen hin und her zu zappen, wodurch kleine Frequenzänderungen aufgrund des Doppler-Effekts reduziert werden.

Wann wurde die Atomuhr erfunden? Atomuhr

In 1945 schlug der Physikprofessor der Columbia Universität, Isidor Rabi, vor, dass eine Uhr aus einer Technik hergestellt werden könnte, die er in den 1930s namens Atomstrahl-Magnetresonanz entwickelte. Von 1949, dem National Bureau of Standards (NBS, jetzt das National Institute of Standards and Technology, NIST) kündigte die weltweit erste Atomuhr an, bei der das Ammoniakmolekül als Quelle der Vibrationen diente, und von 1952 wurde die erste Atomuhr angekündigt, die Cäsiumatome als Schwingungsquelle, NBS-1, verwendet.

In 1955, dem Nationalen Physikalischen Labor (NPL) In England wurde die erste Cäsium-Atomuhr als Kalibrierungsquelle gebaut. Im Laufe des nächsten Jahrzehnts wurden fortschrittlichere Formen der Atomuhren geschaffen. In 1967 definierte die 13th Generalkonferenz für Gewichte und Maße die SI-Sekunde auf der Grundlage von Schwingungen des Cäsiumatoms; das Zeitmesssystem der Welt hatte zu diesem Zeitpunkt keine astronomische Basis mehr! NBS-4, die stabilste Cäsium-Atomuhr der Welt, wurde in 1968 fertiggestellt und wurde als Teil des NPL-Zeitsystems in die 1990s integriert.

In 1999 begann NPL-F1 mit einer Unbestimmtheit von 1.7-Teilen in 10 bis zur 15th-Leistung oder einer Genauigkeit von etwa einer Sekunde in 20 Millionen Jahren, was es zur genauesten Atomuhr aller Zeiten macht (eine Unterscheidung mit einem ähnlichen Standard in Paris).

Wie wird die Atomuhrzeit gemessen?

Die korrekte Frequenz für die jeweilige Cäsiumresonanz wird nun durch internationale Vereinbarung als 9,192,631,770 Hz definiert, so dass, wenn sie durch diese Zahl geteilt wird, die Ausgabe genau 1 Hz oder 1-Zyklus pro Sekunde ist.

Die durch die moderne Cäsium-Atomuhr (die gebräuchlichste Art) erreichbare Langzeitgenauigkeit ist besser als eine Sekunde pro eine Million Jahre. Die Wasserstoffatomuhr zeigt eine bessere Kurzzeitgenauigkeit (eine Woche), ungefähr 10 mal die Genauigkeit einer Cäsiumatomuhr. Daher hat die Atomuhr die Genauigkeit der Zeitmessung um etwa eine Million Mal im Vergleich zu den mit astronomischen Methoden durchgeführten Messungen erhöht.

Synchonisierung zu einer Atomuhr

Der einfachste Weg zur Synchronisation mit einer Atomuhr ist die Verwendung von dedizierter NTP-Server. Diese Geräte empfangen entweder das GPS ataomic Taktsignal oder Radiowellen von Orten wie NIST oder NPL.

MSF Atomuhrempfänger

Das steuernde Funksignal für die National Physical LaboratoryDie Atomuhr wird auf dem MSF 60kHz-Signal über den Sender bei CumbriaAnthorn, betrieben von British Telecom, übertragen. Dieses Funkatomuhrzeitsignal sollte eine Reichweite von einigen 1,500 km oder 937.5 Meilen haben. Alle britischen Inseln sind natürlich in diesem Umkreis.
Die Aufgabe des National Physical Laboratory als Bewahrer der nationalen Zeitstandards besteht darin, sicherzustellen, dass die britische Zeitskala mit der koordinierten Weltzeit (UTC) übereinstimmt und diese Zeit im gesamten Vereinigten Königreich verfügbar ist. Als ein Beispiel liefert die MSF- (MSF ist das dreibuchstabige Rufzeichen zum Identifizieren der Quelle des Signals) Radiosendung das Zeitsignal für den elektronischen Aktienhandel, die Uhren an den meisten Bahnhöfen und für die BT-Sprechuhr.

DCF Atomuhr Empfänger

Das steuernde Funksignal für die deutsche Uhr wird über die Langwelle vom DCF 77kHz-Sender in Mainflinger bei Dieburg, einige 25 km südöstlich von Frankfurt - dem Sender der deutschen Zeitnorm - übertragen. Es ist im Betrieb ähnlich dem Cumbria-Sender, jedoch gibt es zwei Antennen (Funkmasten), so dass das Funkatomuhrzeitsignal jederzeit aufrechterhalten werden kann.

Die Langwelle ist die bevorzugte Funkfrequenz für die Übertragung von binären Signalen im Funkatom-Zeitcode, da sie am stabilsten im stabilen unteren Teil der Ionosphäre funktioniert. Dies liegt daran, dass das Langwellensignal, das den Zeitcode zu Ihrer Uhr trägt, auf zwei Arten übertragen wird; direkt und indirekt. Zwischen 700 km (437.5 Meilen) bis 900 km (562.5 Meilen) jedes Senders kann die Trägerwelle direkt zur Uhr reisen. Das Funksignal erreicht auch die Uhr durch Abprallen von der Unterseite der Ionosphäre. Während der Stunden des Tageslichts ist ein Teil der Ionosphäre, die "D-Schicht" genannt wird, in einer Höhe von einigen 70 km (43.75 Meilen) dafür verantwortlich, das Langwellenfunksignal zu reflektieren. In den Stunden der Dunkelheit, wenn die Sonnenstrahlung nicht von außerhalb der Atmosphäre kommt, steigt diese Schicht auf eine Höhe von einigen 90 km (56.25 Meilen) und wird dabei zur "E-Schicht". Einfache Trigonometrie wird zeigen, dass die so reflektierten Signale weiter wandern.

Ein großer Teil des Gebietes der Europäischen Union wird von diesem Sender abgedeckt, der den Empfang für diejenigen, die in Europa weit reisen, erleichtert. Die deutsche Uhr steht auf Mitteleuropäische Zeit - eine Stunde vor der britischen Zeit, nach einer zwischenstaatlichen Entscheidung, von der 22nd Oktober, 1995, UK Zeit wird immer 1 Stunde weniger als European Time mit dem voranschreitenden Großbritannien und dem Festland Europa sein und verzögernde Uhren zur gleichen "Zeit".

WVVB atomares Clock Empfänger

Ein Funkatomuhrensystem ist in Nordamerika verfügbar und wird von NIST - das Nationale Institut für Standards und Technologie mit Sitz in Fort Collins, Colorado.

WWVB hat eine hohe Sendeleistung (50,000 Watt), eine sehr effiziente Antenne und eine extrem niedrige Frequenz (60,000 Hz). Zum Vergleich sendet ein typischer AM-Radiosender mit einer Frequenz von 1,000,000 Hz. Die Kombination von hoher Leistung und niedriger Frequenz verleiht den Funkwellen von MSF eine Menge Bounce und diese einzelne Station kann daher die gesamten kontinentalen Vereinigten Staaten sowie einen Großteil von Kanada und Zentralamerika abdecken.

Die Radioatomuhr Zeitcodes werden von WWVB unter Verwendung eines der einfachsten möglichen Systeme und mit einer sehr niedrigen Datenrate von einem Bit pro Sekunde gesendet. Das 60,000-Hz-Signal wird immer übertragen, aber jede Sekunde wird es für einen Zeitraum von 0.2-, 0.5- oder 0.8-Sekunden deutlich reduziert:

• 0.2 Sekunden reduzierter Leistung bedeutet eine binäre Null • 0.5 Sekunden reduzierter Leistung ist eine binäre Eins. • 0.8 Sekunden reduzierter Leistung ist ein Trennzeichen.

Der Zeitcode wird in BCD (Binary Coded Decimal) gesendet und zeigt Minuten, Stunden, Tag des Jahres und Jahres sowie Informationen über Sommerzeit und Schaltjahre an. Die Zeit wird mit 53-Bits und 7-Separatoren übertragen und benötigt daher 60-Sekunden für die Übertragung.

Eine Uhr oder Uhr kann eine extrem kleine und relativ einfache Radioatomuhrantenne und einen Empfänger enthalten, um die Information in dem Signal zu decodieren und die Atomuhrzeit genau einzustellen. Alles, was Sie tun müssen, ist die Zeitzone einzustellen, und die Atomuhr zeigt die korrekte Zeit an.

NTP ist auf eine Referenzuhr und alle Uhren auf der NTP-Netzwerk sind auf diese Zeit synchronisiert. Es ist daher unerlässlich, dass der Referenztakt so genau wie möglich ist. Die genauesten Zeitmesser sind Atomuhren. Diese großen Physik-Laborgeräte können über Millionen von Jahren genaue Zeit behalten, ohne eine Sekunde zu verlieren.

An NTP-Server Die Zeit wird von einer Atomuhr entweder über das Internet, das GPS-Netzwerk oder Funkübertragungen empfangen. Bei der Verwendung einer Atomuhr als Referenz wird ein NTP-Netzwerk innerhalb weniger Millisekunden der globalen Zeitskala der Welt genau sein UTC (Abgestimmte Weltzeit).

NTP ist ein hierarchisches System. Je näher ein Gerät an der Referenzuhr ist, desto höher ist es auf der NTP-Schicht. Ein Atomuhr-Referenztakt ist ein Stratum 0-Gerät und ein NTP-Server Die Zeit, die von ihr empfangen wird, ist ein Stratum 1-Gerät, Clients des NTP-Servers sind Stratum 2-Geräte und so weiter.

Aufgrund dieses hierarchischen Systems können Geräte, die sich in den Schichten unten befinden, auch als eine Referenz verwendet werden, die es ermöglicht, dass große Netzwerke arbeiten, während sie mit nur einem verbunden sind NTP Zeitserver.

NTP ist ein Protokoll, das fehlertolerant ist. NTP achtet auf Fehler und kann mehrere Zeitquellen verarbeiten, und das Protokoll wählt automatisch die besten aus. Selbst wenn eine Referenzuhr vorübergehend nicht verfügbar ist, kann NTP vergangene Messungen verwenden, um die aktuelle Zeit zu schätzen.

Herauszufinden, was die Zeit ist, ist etwas, das wir alle für selbstverständlich halten. Clocks sind überall und ein Blick auf eine Armbanduhr, Uhrturm, Computerbildschirm oder sogar eine Mikrowelle wird uns sagen, wie spät es ist. Die Zeit zu sagen war jedoch nicht immer so einfach.

Uhren kamen erst im Mittelalter an und ihre Genauigkeit war unglaublich schlecht. Wahre Zeitgenauigkeitsgenauigkeit kam erst nach der Ankunft der elektronischen Uhr im neunzehnten Jahrhundert. Viele der modernen Technologien und Anwendungen, die wir in der modernen Welt für selbstverständlich halten, wie Satellitennavigation, Flugsicherung und Internethandel, erfordern jedoch eine Präzision und Genauigkeit, die weit über einer elektronischen Uhr liegt.

Atomuhren sind bei weitem die genauesten Zeitangaben Geräte. Sie sind so genau, dass die globale Zeitskala der Welt darauf basiert (Coordinated Universal Time) muss gelegentlich angepasst werden, um die Verlangsamung der Erdrotation zu berücksichtigen. Diese Anpassungen haben die Form zusätzlicher Sekunden, die als Schaltsekunden bekannt sind.

Die Genauigkeit der Atomuhren ist so präzise, ​​dass nicht einmal eine Sekunde der Zeit in über einer Million Jahren verloren geht, während eine elektronische Uhr im Vergleich eine Sekunde in einer Woche verliert.

Aber ist diese Genauigkeit wirklich notwendig? Wenn man sich Technologien wie die globale Positionierung ansieht, lautet die Antwort ja. Satellitennavigationssysteme wie GPS arbeiten durch Triangulation von Zeitsignalen, die von Atomuhren an Bord der Satelliten erzeugt werden. Da diese Signale mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden, bewegen sie sich jede Sekunde um fast 100,000 km. Jede Ungenauigkeit der Uhr um eine Tausendstelsekunde könnte die Positionierungsinformationen um Meilen weit anzeigen.

Computernetzwerke, die weltweit miteinander kommunizieren müssen, müssen sicherstellen, dass sie nicht nur zeitgenau laufen, sondern auch miteinander synchronisiert sind. Alle Transaktionen, die in Netzwerken ohne Synchronisierung ausgeführt werden, können zu allen möglichen Fehlern führen.

Fort seinen Grund Computernetzwerke verwenden NTP (Netzwerkzeitprotokoll) und Netzwerk-Zeitserver oft als ein bezeichnet NTP-Server. Diese Geräte empfangen ein Zeitsignal von einer Atomuhr und verteilen es in einem Netzwerk, wobei sichergestellt wird, dass ein Netzwerk so genau und präzise wie möglich ist.

Sie haben sich also entschieden, Ihr Netzwerk mit zu synchronisieren UTC (Koordinierte Weltzeit), Sie haben einen Zeitserver, der verwendet NTP (Network Time Protocol) ist jetzt nur noch zu entscheiden, woher die Zeit kommen soll.

NTP-Server erzeugt keine Zeit sie erhalten einfach ein sicheres Signal von einer Atomuhr, aber es ist diese konstante Überprüfung der Zeit, die das hält NTP-Server genau und wiederum das Netzwerk, das es synchronisiert.

Empfangen eines Atomuhrzeitsignal Hier kommt der NTP-Server zum Einsatz. Es gibt viele Quellen für UTC-Zeit im Internet, aber diese werden nicht für Unternehmenszwecke empfohlen oder wenn Sicherheit ein Problem ist, da UTC-Quellen außerhalb der Firewall sind und die Sicherheit gefährden können - wir werden das in Zukunft ausführlicher diskutieren Beiträge.

Üblicherweise gibt es zwei Arten von Zeitservern. Es gibt solche, die eine Atomuhrquelle der UTC-Zeit von Langwellenradiosendungen erhalten oder solche, die das GPS-Netzwerk (Global Positioning System) als Quelle verwenden.

Die Langwellenfunkübertragungen werden von mehreren nationalen Physiklaboren gesendet. Die häufigsten Signale sind der WWVB der USA (ausgestrahlt von NIST - Nationales Institut für Standards und Zeit, das MSF des Vereinigten Königreichs (ausgestrahlt vom Vereinigten Königreich) National Physical Laboratory) und das deutsche DCF-Signal (Ausstrahlung durch das Deutsche Physikalische Laboratorium).

Nicht jedes Land produziert diese Zeitsignale und die Signale sind anfällig für Störungen durch die Topographie. In den USA ist das WWVB-Signal jedoch in den meisten Gebieten Nordamerikas (einschließlich Kanada) empfangbar, obwohl die Signalstärke abhängig von der örtlichen Geografie wie Bergen usw. variieren wird.

Das GPS - Signal auf der anderen Seite ist buchstäblich überall auf dem Planeten verfügbar, ebenso wie die GPS - Antenne an der GPS NTP-Server kann einen klaren Blick auf den Himmel haben.

Beide Systeme sind eine wirklich zuverlässige und genaue Methode der UTC-Zeit, und die Verwendung beider Systeme wird die Synchronisierung eines Computernetzwerks innerhalb weniger Millisekunden nach UTC ermöglichen.

Präzision in der Zeitmessung war noch nie so wichtig wie jetzt. Ultra präzise Atomuhren sind die Grundlage für viele Technologien und Innovationen des zwanzigsten Jahrhunderts. Internet, Satellitennavigation, Flugsicherung und Global Banking sind nur einige der Anwendungen, die auf eine besonders genaue Zeitmessung angewiesen sind.

Das Problem, mit dem wir uns in der Neuzeit konfrontiert sahen, ist, dass unser Verständnis von genau der Zeit sich im letzten Jahrhundert enorm verändert hat. Früher dachte man, die Zeit sei konstant, unveränderlich und wir reisten mit der gleichen Geschwindigkeit vorwärts.

Auch das Messen des Zeitablaufs war unkompliziert. Jeder Tag, der von der Revolution der Erde regiert wurde, wurde in 24 gleiche Mengen - die Stunde - geteilt. Nach den Entdeckungen Einsteins während des letzten Jahrhunderts wurde jedoch bald entdeckt, dass die Zeit nicht konstant war und für verschiedene Beobachter variieren konnte, da Geschwindigkeit und sogar Schwerkraft ihn verlangsamen können.

Als unsere Zeitmessung präziser wurde, wurde ein anderes Problem sichtbar, und das war die uralte Methode, die Zeit zu verfolgen, indem wir die Erdrotation benutzten, war keine genaue Methode.

Wegen des Gravitationseinflusses des Mondes auf unsere Ozeane ist der Spin der Erde sporadisch, manchmal unterschreitet er den 24-Stunden-Tag und läuft manchmal länger.

Atomuhren wurden entwickelt, um die Zeit so präzise wie möglich zu halten. Sie arbeiten, indem sie die unveränderlichen Schwingungen des Elektrons eines Atoms verwenden, wenn sie die Umlaufbahn ändern. Dieses "Ticken" eines Atoms erfolgt in Caesiumatomen über neun Milliarden Mal pro Sekunde, was sie zu einer idealen Basis für eine Uhr macht.

Diese ultrapräzise Atomuhrzeit (offiziell als Internationale Atomzeit - TAI) ist die Grundlage für die offizielle Zeitskala der Welt, allerdings wegen der Notwendigkeit, die Zeitskala parallel zur Rotation der Erde zu halten (wichtig im Umgang mit außerirdischen Körpern) wie astronomische Objekte oder sogar Satelliten) Additionssekunden, bekannt als Schaltsekunde, werden zu TAI hinzugefügt, diese geänderte Zeitskala wird als UTC - Coordinated Universal Time.

UTC ist der Zeitrahmen, den Unternehmen, Industrie und Regierungen auf der ganzen Welt verwenden. Da es von Atomuhren gesteuert wird, bedeutet dies, dass die gesamte Welt mit derselben Zeitskala kommunizieren kann, die von den ultrapräzisen Atomuhren gesteuert wird. Computernetzwerke auf der ganzen Welt erhalten diese Zeit mit NTP-Server (Network Time Protocol) stellt sicher, dass jeder innerhalb weniger Millisekunden die gleiche Zeit hat.

Network Time Protocol (NTP) ist eines der ältesten noch verwendeten Protokolle des Internets. Es wurde von Dr. David Mills von der University of Delaware entwickelt und seit 1985 verwendet. NTP ist ein Protokoll, das entwickelt wurde, um die Uhren in Computern und Netzwerken über das Internet oder lokale Netzwerke (LANs) zu synchronisieren.

NTP (Version 4) kann die Zeit über das öffentliche Internet auf 10 Millisekunden (1 / 100th einer Sekunde) aufrechterhalten und kann unter idealen Bedingungen noch besser über LANs mit Genauigkeiten von 200 Mikrosekunden (1 / 5000th einer Sekunde)

NTP arbeitet innerhalb der TCP / IP-Suite und verlässt sich auf UDP, eine weniger komplexe Form von NTP existiert als Simple Network Time Protocol (SNTP), die nicht die Speicherung von Informationen über vorherige Kommunikation erfordert, die von NTP benötigt wird. Es wird in einigen Geräten und Anwendungen verwendet, wo hohe Genauigkeit Timing ist nicht so wichtig.

Die Zeitsynchronisation mit NTP ist relativ einfach, sie synchronisiert die Zeit mit Bezug auf eine zuverlässige Taktquelle. Diese Quelle könnte relativ sein (die interne Uhr eines Computers oder die Zeit auf einer Armbanduhr) oder absolut (A UTC - Universal Coordinated Time - Taktquelle, die so genau wie möglich ist).

Atomuhren sind die absolutsten Zeitmessgeräte. Sie arbeiten nach dem Prinzip, dass das Atom, Cäsium-133, eine genaue Anzahl von Zyklen der Strahlung jede Sekunde (9,192,631,770) hat. Dies hat sich als so genau erwiesen, dass das Internationale System der Einheiten (SI) nun das zweite als die Dauer der 9,192,631,770-Zyklen der Strahlung des Cäsium-133-Atoms definiert hat.

Allerdings sind Atomuhren extrem teuer und sind in der Regel nur in großflächigen Physiklaboratorien zu finden. Allerdings kann NTP Netzwerke mit einer Atomuhr synchronisieren, indem entweder das Global Positioning System (GPS) oder eine spezialisierte Funkübertragung verwendet wird.

Am weitesten verbreitet ist das GPS-System, das aus einer Anzahl von Satelliten besteht, die eine genaue Positionierung und Standortinformation bereitstellen. Jeder GPS-Satellit kann dies nur durch die Verwendung einer Atomuhr tun, die wiederum als Timing-Referenz verwendet werden kann.

Ein typischer GPS-Empfänger kann Timing-Informationen innerhalb von wenigen Nanosekunden von UTC liefern, solange es eine Antenne mit einem guten Blick auf den Himmel befindet.

Es gibt auch eine Anzahl von nationalen Zeit- und Frequenzfunkübertragungen, die verwendet werden können, um einen NTP-Server zu synchronisieren. In Großbritannien wird das Signal (MSF) vom National Physics Laboratory in Cumbria gesendet, das als nationale Zeitreferenz des Vereinigten Königreichs dient. Ähnliche Systeme gibt es auch in Colorado, USA (WWVB) und in Frankfurt (DCF-77). Diese Signale liefern UTC-Zeit mit einer Genauigkeit von 100 Mikrosekunden, jedoch hat das Funksignal eine begrenzte Reichweite und ist anfällig für Störungen.

Der Abstand von der Referenzuhr ist als die Stratum-Ebenen bekannt und sie existieren, um Zyklen im NTP zu verhindern. Stratum 0 sind Geräte wie Atomuhren, die direkt an einen Computer angeschlossen sind. Stratum 1 sind Computer, die an Schicht 0-Geräten angeschlossen sind, während Stratum 2 Computer sind, die NTP-Anfragen an Stratum 1-Server senden. NTP kann bis zu 256-Schichten unterstützen.

Alle Microsoft Windows-Versionen seit 2000 enthalten den Windows-Zeitdienst (w32time.exe), der die Computeruhr auf einen NTP-Server (oder einen SNTP-Server - eine vereinfachte Version von NTP) synchronisieren kann. Viele LINUX- und UNIX-basierte Betriebssysteme haben auch eine Version von NTP, aber der Quellcode kann kostenlos (aktuelle Version 4.2.4) auf der NTP-Website (ntp.org) heruntergeladen werden.

Es wird dringend von Microsoft und anderen empfohlen, dass extern basiertes Timing verwendet werden sollte und nicht internetbasiert, da diese nicht authentifiziert werden können. Spezielle NTP-Zeitserver sind verfügbar, die die Zeit in Netzwerken synchronisieren können, indem sie entweder das MSF-Signal (oder ein gleichwertiges Signal) oder das GPS-Signal verwenden.

Atomuhren sind dafür bekannt, dass sie genau sind. Die meisten Menschen haben vielleicht nie einen gesehen, sind sich aber wahrscheinlich bewusst, dass Atomuhren hochpräzise Zeit halten. Tatsächlich wird die moderne Atomuhr die genaue Zeit behalten und keine Sekunde in hundert Millionen Jahren verlieren.

Diese Präzision mag übertrieben erscheinen, aber eine Vielzahl moderner Technologien beruht auf Atomuhren und erfordert ein so hohes Maß an Präzision. Ein perfektes Beispiel sind die Satellitennavigationssysteme, die heutzutage in den meisten Automobilen zu finden sind. GPS ist auf Atomuhren angewiesen, weil die bei der Triangulation verwendeten Satellitensignale mit Lichtgeschwindigkeit wandern, die in einer einzigen Sekunde fast 100,000 km zurücklegen können.

So kann man sehen, wie einige moderne Technologien auf diese ultrapräzise Zeitmessung von Atomuhren angewiesen sind, aber ihre Verwendung hört hier nicht auf. Atomuhren bestimmen die globale Weltzeituhr UTC (Coordinated Universal Time) und sie können auch verwendet werden, um Computernetzwerke zu synchronisieren.

Es mag extrem erscheinen, diese Nanosekunden-Genauigkeit auch für die Synchronisation von Computernetzen zu nutzen, aber so viele zeitkritische Transaktionen werden über das Internet mit solchen Geschäften wie der Börse durchgeführt, wo die Preise jede Sekunde fallen oder steigen können, warum Atomuhren sind benutzt.

Um die Zeit von einer Atomuhr zu erhalten, ist ein dedizierter NTP-Server ist die sicherste und genaueste Methode. Diese Geräte erhalten ein Zeitsignal, das entweder von Atomuhren aus nationalen Physiklaboren oder direkt von den Atomuhren an Bord von GPS-Satelliten gesendet wird.

Mit einem dedizierten NTP-Server Ein Computernetzwerk wird sicherer sein und da es auf UTC (die globale Zeitskala) synchronisiert ist, wird es effektiv mit jedem anderen Computernetzwerk unter Verwendung eines NTP-Servers synchronisiert.

Zeitsynchronisation spielt eine immer wichtigere Rolle in der modernen Welt mit immer mehr Technologien, die auf genaue und zuverlässige Zeit angewiesen sind.

Die Zeitsynchronisation ist nicht nur wichtig, sondern kann auch für den sicheren Betrieb von Systemen wie der Flugsicherung, die ohne genaue Synchronisation einfach nicht funktionieren, von entscheidender Bedeutung sein. Denken Sie an die Katastrophen, die sich in der Luft von Flugzeugen ereignen könnten, die nicht miteinander synchronisiert sind?

Im globalen Handel ist eine genaue und zuverlässige Zeitsynchronisierung sehr wichtig. Wenn die Weltbörsen am Morgen öffnen und Händler aus der ganzen Welt Aktien auf ihren Computern kaufen. Da der Bestand von Sekunde zu Sekunde schwankt, wenn Maschinen nicht synchronisiert sind, kann es Millionen kosten.

Aber Synchronisation ist auch in modernen Computernetzwerken unerlässlich; es hält Systeme sicher und ermöglicht eine ordnungsgemäße Steuerung und Fehlerbehebung von Systemen. Selbst wenn ein Computernetzwerk nicht an zeitkritischen Transaktionen beteiligt ist, kann ein Mangel an Synchronisation es anfällig für bösartige Angriffe machen und kann auch anfällig für Datenverlust sein.

Genaue Synchronisation ist in der Computer-Vernetzung dank zweier Entwicklungen möglich: UTC und NTP.

UTC ist eine zeitlich skalierte Universalzeit, die auf GMT basiert, aber von einer Reihe von Atomuhren gesteuert wird, die es auf wenige Nanosekunden genau machen.

NTP ist ein Software-Protokoll - Network Time Protocol, das für die genaue Synchronisation von Computernetzwerken auf eine einzige Zeitquelle entwickelt wurde. Beide Implementierungen kommen in einem einzigen Gerät zusammen, das weltweit auf die Synchronisierung von Computernetzwerken angewiesen ist NTP-Server.

An NTP Zeitserver or Netzwerk-Zeitserver ist ein Gerät, das die Zeit von einer Atomuhr, UTC-Quelle empfängt und es über ein Netzwerk verteilt. Da die Zeitquelle ständig vom Zeitserver überprüft wird und von einer Atomuhr stammt, macht sie das Netzwerk innerhalb weniger Millisekunden von UTC genau, was eine Synchronisierung auf globaler Ebene ermöglicht.

Die Entwicklung neuer Methoden, um die Zeit genau und präzise zu bestimmen, hat sich zu einer neuen Obsession der Chronologen im einundzwanzigsten Jahrhundert entwickelt. Seit der Entwicklung des ersten Atomuhren In den 1950's mit einer Genauigkeit von Millisekunden wurde das Rennen mit einer Organisation wie der der USA begonnen NIST (Nationales Institut für Standards und Zeit) und das Vereinigte Königreich NPL (National Physical Laboratory) entwickelt immer genauere Atomuhren.

Atomuhren dienen als Zeitquelle für Hochtechnologien und Anwendungen wie Satellitennavigation und Flugsicherung, sie sind auch die Quelle für Zeitsignale von NTP-Server um Computernetzwerke zu synchronisieren.

An NTP-Server funktioniert, indem es die Systemuhr des Computers ständig anpasst, um sicherzustellen, dass sie mit der Zeit übereinstimmt, die von der Atomuhr. Indem wir das tun, NTP-Server kann ein Computernetzwerk innerhalb weniger Millisekunden von Atomuhr kontrollierten UTC (Coordinated Universal Time).

So bemerkenswert diese Technologie auch sein mag, so scheint es, dass Mutter Natur bereits dasselbe mit unseren eigenen Körperuhren gemacht hat.

Die Uhr des menschlichen Körpers wird gerade erst von der medizinischen Wissenschaft verstanden (deren Studium Chronobiologie genannt wird), aber was bekannt ist, ist, dass die Körperuhr für das Funktionieren unseres täglichen Lebens extrem wichtig ist; es ist auch sehr genau und funktioniert in sehr ähnlicher Weise NTP-Server.

Während a NTP Zeitserver empfängt ein Zeitsignal von einer Atomuhr und passt die Systemuhren auf Computer an, unsere Körperuhren tun genau das Gleiche. Die Körperuhr läuft in einem zirkadianen Rhythmus, also einer 24-Stundenuhr. Wenn die Sonne am Morgen aufgeht, korrigiert ein Teil des Gehirns, der die Körperuhr kontrolliert, den so genannten suprachiasmatischen Kern, der sich im Hypothalamus des Gehirns befindet, und korrigiert automatisch die Bewegung der Sonne.

Auf diese Weise passt sich die Uhr des menschlichen Körpers den dunkleren Wintern und den helleren Monaten des Sommers an, weshalb es im Winter schwieriger ist, aufzuwachen. Die Körperuhr stellt sich jeden Tag selbst ein, um sicherzustellen, dass sie synchron mit der Rotation der Sonne synchronisiert wird NTP Zeitserver synchronisiert den Systemtakt eines Computers, um sicherzustellen, dass er genau zu seiner Zeitquelle - der Atomuhr - läuft.