هل ساعة الذرية مشعة؟

An ساعة ذرية يحافظ على الوقت أفضل من أي ساعة أخرى. حتى أنها تبقي الوقت أفضل من دوران الأرض وحركة النجوم. وبدون الساعة الذرية، سيكون من المستحيل الملاحة في نظام تحديد المواقع العالمي (غس)، ولن تتزامن الإنترنت، ولن يكون موقع الكواكب معروفا بما يكفي من الدقة للمجسات الفضائية والهبوط التي ستطلق وتراقب.

الساعة الذرية ليست مشعة، فإنه لا يعتمد على تسوس الذري. بدلا من ذلك، ساعة ذرية لديها كتلة تتأرجح ونابض، تماما مثل الساعات العادية.

الفرق الكبير بين الساعة القياسية في منزلك وساعة ذرية هو أن التذبذب في الساعة الذرية بين نواة الذرة والإلكترونات المحيطة بها. هذا التذبذب ليس بالضبط موازية لعجلة التوازن و هيرسبرينغ من ساعة تصورها، ولكن الحقيقة هي أن كلا استخدام التذبذبات لتتبع مرور الوقت. وتحدد ترددات التذبذب داخل الذرة بواسطة كتلة النواة والجاذبية والكهرباء "الربيع" بين الشحنة الموجبة على النواة وسحابة الإلكترون المحيطة بها.

ما هي أنواع الساعة الذرية؟

اليوم، على الرغم من أن هناك أنواع مختلفة من الساعة الذرية، والمبدأ وراء كل منهم لا يزال هو نفسه. ويرتبط الفرق الرئيسي بالعنصر المستخدم ووسائل الكشف عند تغير مستوى الطاقة. وتشمل أنواع مختلفة من الساعة الذرية:

تستخدم الساعة الذرية السيزيوم شعاع من ذرات السيزيوم. على مدار الساعة يفصل ذرات السيزيوم من مستويات الطاقة المختلفة بواسطة المجال المغناطيسي.

تحافظ ساعة الذرة الهيدروجينية على ذرات الهيدروجين عند مستوى الطاقة المطلوب في حاوية ذات جدران مادة خاصة بحيث لا تفقد الذرات حالة الطاقة العالية بسرعة كبيرة جدا.

وتستخدم الساعة الذرية للروبيديوم، وهي أبسط وأكثرها إحكاما، خلية زجاجية من غاز الروبيديوم الذي يغير امتصاص الضوء عند تردد الروبيديوم البصري عندما يكون تردد الموجات الدقيقة المحيطة محقا.

وتستخدم الساعة الذرية التجارية الأكثر دقة المتاحة اليوم ذرة السيزيوم والمجالات المغناطيسية العادية والكاشفات. بالإضافة إلى ذلك، يتم إيقاف ذرات السيزيوم من زحزحة ذهابا وإيابا بواسطة حزم الليزر، والحد من التغييرات الصغيرة في التردد بسبب تأثير دوبلر.

متى تم اختراع الساعة الذرية؟ ساعة ذرية

في شنومكس، اقترح أستاذ الفيزياء جامعة كولومبيا إيزيدور رابي أن ساعة يمكن أن تكون مصنوعة من تقنية وضعت في شنومكس دعا الذري شعاع المغناطيسي الرنين. من قبل شنومكس، والمكتب الوطني للمعايير (نبس، والآن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، نيست) أول ساعة ذرية في العالم باستخدام جزيء الأمونيا كمصدر للاهتزازات، و شنومكس أعلنت أول ساعة ذرية باستخدام ذرات السيزيوم كمصدر الاهتزاز، نبس-شنومكس.

في شنومكس، المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) في إنجلترا بنيت أول ساعة ذرية السيزيوم الذري تستخدم كمصدر معايرة. على مدى العقد المقبل، تم إنشاء أشكال أكثر تقدما من الساعات الذرية. في شنومكس، المؤتمر العام شنومكث على الأوزان والمقاييس حددت سي الثاني على أساس الاهتزازات من ذرة السيزيوم؛ فإن نظام حفظ الوقت في العالم لم يعد له أساس فلكي في تلك المرحلة! وقد تم الانتهاء من نبس-شنومكس، الأكثر استقرارا الساعة الذرية السيزيوم في العالم، في شنومك، وكان يستخدم في شنومكس كجزء من نظام الوقت نبل.

في شنومكس، بدأ نبل-فسنومكس العمل مع عدم اليقين من أجزاء شنومكس في شنومكس إلى الطاقة شنومكست، أو دقة إلى حوالي ثانية واحدة في شنومكس مليون سنة، مما يجعلها ساعة الذرية الأكثر دقة من أي وقت مضى (وهو تمييز مشترك مع معيار مماثل في باريس).

كيف يتم قياس الوقت الساعة الذرية؟

يتم تعريف التردد الصحيح للرنين السيزيوم معين الآن من قبل الاتفاق الدولي كما شنومك هرتز بحيث عندما مقسوما على هذا العدد الإخراج هو بالضبط شنومكس هرتز، أو دورة شنومكس في الثانية الواحدة.

الدقة على المدى الطويل التي يمكن تحقيقها من قبل الساعة الذرية السيزيوم الحديثة (النوع الأكثر شيوعا) هو أفضل من ثانية واحدة لكل مليون سنة. ساعة الهيدروجين الذرية يظهر أفضل على المدى القصير (أسبوع واحد) دقة، ما يقرب من شنومكس مرات دقة ساعة الذرية السيزيوم. ولذلك، زادت الساعة الذرية من دقة قياس الوقت بنحو مليون مرة بالمقارنة مع القياسات التي أجريت بواسطة تقنيات فلكية.

سينكونيسينغ إلى ساعة الذرية

أبسط طريقة ل سينكونيس لساعة ذرية هو استخدام خادم نتب مخصص. هذه الأجهزة سوف تتلقى إما غس إشارة أتوميك على مدار الساعة أو موجات الراديو من أماكن مثل نيست أو نبل.

منظمة أطباء بلا حدود المستقبل على مدار الساعة الذرية

السيطرة على إشارة الراديو ل المختبر الوطني الفيزيائييتم بث الساعة الذرية على إشارة منظمة أطباء بلا حدود شينومكسهز عبر جهاز الإرسال في كومبرياانثورن الذي تديره شركة بريتيش تليكوم. وينبغي أن يكون لهذه الإشارة الراديوية للوقت الذري على مدار الساعة مجموعة من كمنوم شنومكس أو كمنومكس. جميع الجزر البريطانية هي بالطبع ضمن هذا نصف قطرها.
إن دور المختبر الفيزيائي الوطني كمحافظ للمعايير الزمنية الوطنية هو ضمان توافق التوقيت الزمني في المملكة المتحدة مع التوقيت العالمي المنسق (أوتك) على أعلى مستويات الدقة وتوفير هذا الوقت في جميع أنحاء المملكة المتحدة. وكمثال على ذلك، فإن منظمة أطباء بلا حدود هي علامة النداء المكونة من ثلاثة أحرف لتحديد مصدر الإشارة) إذ يوفر البث الإذاعي إشارة الوقت لتداول الأسهم الإلكترونية والميقاتيات في معظم محطات السكك الحديدية وللميقاتية التي تتحدث بت.

دسف الساعة الذرية المتلقي

وتنتقل إشارة التحكم الراديوية للميقاتية الألمانية عبر موجة طويلة من مرسل ال دسف شنومكسهز في مينفلينجر بالقرب من ديبورغ، على بعد بضعة كيلومترات شمال شرق فرانكفورت - جهاز إرسال معايير التوقيت الوطني الألماني. وهو مشابه في العملية لارسال كمبريا، ولكن هناك هوائيات (صواري الراديو) بحيث يمكن الحفاظ على إشارة الساعة الذرية الذرية الراديو في جميع الأوقات.

الموجة الطويلة هي التردد الراديوي المفضل لإرسال الإشارات الثنائية للشفرة الزمنية للأنظمة الراديوية الراديوية على مدار الساعة، حيث أنها تعمل بأقصى قدر من الاتساق في الجزء السفلي المستقر من الغلاف الأيوني. وذلك لأن إشارة موجة طويلة تحمل رمز الوقت لساعة الخاص يسافر بطريقتين. بشكل مباشر وغير مباشر. بين شنومكس كم (شنومكس ميل) إلى شنومكس كم (شنوم ميل) من كل جهاز إرسال موجة الناقل يمكن أن يسافر مباشرة إلى الساعة. وتصل الإشارة الراديوية أيضا إلى الساعة عبر ارتدادها من الجانب السفلي من الغلاف الأيوني. خلال ساعات النهار جزء من الأيونوسفير يسمى "طبقة D" على ارتفاع بعض كم شنومكس (شنومكس ميل) هي المسؤولة عن تعكس إشارة الراديو موجة طويلة. خلال ساعات الظلام عندما لا تعمل أشعة الشمس من خارج الغلاف الجوي، ترتفع هذه الطبقة إلى ارتفاع بعض كم شنومكس (شنومكس ميل) لتصبح "طبقة E" في هذه العملية. علم المثلثات البسيط سوف تظهر أن الإشارات تعكس بالتالي سوف يسافر أبعد من ذلك.

ويتم تغطية جزء كبير من منطقة الاتحاد الأوروبي من قبل هذا المرسل تسهيل استقبال لأولئك الذين يسافرون على نطاق واسع في أوروبا. يتم تعيين الساعة الألمانية في توقيت أوروبا الوسطى - قبل ساعة واحدة من توقيت المملكة المتحدة، بعد قرار حكومي دولي، من شنومكسند أكتوبر، شنومكس، المملكة المتحدة سوف يكون الوقت دائما شنومكس ساعة أقل من التوقيت الأوروبي مع كل من المملكة المتحدة والبر الرئيسى أوروبا تقدم وساعات التأخير في نفس "الوقت".

وفف الكتلة الذريةk استقبال

ويتوفر نظام ساعة ذرية راديوية في أمريكا الشمالية ويقوم بتشغيله نيست - المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، وتقع في فورت كولينز، كولورادو.

ووفب لديه قدرة عالية الارسال (شنومكس واط)، وهو هوائي فعال جدا وتردد منخفض للغاية (شنومكس هرتز). وعلى سبيل المقارنة، تبث محطة إذاعية آم نموذجية بتردد شنومكس هز. مزيج من الطاقة العالية والتردد المنخفض يعطي موجات الراديو من منظمة أطباء بلا حدود الكثير من الارتداد، وهذه المحطة واحدة يمكن بالتالي تغطي الولايات المتحدة القارية بأكملها بالإضافة إلى الكثير من كندا وأمريكا الوسطى.

ال ساعة ذرية راديو يتم إرسال رموز الوقت من ووفب باستخدام واحدة من أبسط النظم الممكنة، وبمعدل بيانات منخفض جدا من بت واحد في الثانية الواحدة. وينتقل دائما إشارة شنومكس هز، ولكن في كل ثانية يتم تخفيضه بشكل كبير في السلطة لفترة من شنومكس، شنومكس أو شنومكس ثانية:

• ثواني شنومك من الطاقة المنخفضة تعني الصفر الثنائي • ثواني شنومك من الطاقة المخفضة هي ثانية ثنائية. • ثواني شنومكس من الطاقة المخفضة هي فاصل.

يتم إرسال رمز الوقت في بسد (ثنائي مشفرة العشرية) ويشير دقائق وساعات و يوم من السنة والسنة، جنبا إلى جنب مع معلومات حول التوقيت الصيفي والقفزة سنوات. يتم إرسال الوقت باستخدام بتات شنومكس وفواصل شنومك، وبالتالي يأخذ ثواني شينومكس لنقل.

ويمكن أن تحتوي الساعة أو الساعة على هوائي هوائي ذري ساعة صغيرة جدا وبسيط نسبيا ومستقبل لفك شفرة المعلومات الواردة في الإشارة وتعيين وقت الساعة الذرية بدقة. كل ما عليك القيام به هو تعيين المنطقة الزمنية، وسوف الساعة الذرية عرض الوقت الصحيح.

NTP يعتمد على الساعة المرجعية وجميع الساعات على نتب متزامنة إلى ذلك الوقت. ولذلك من الضروري أن تكون الميقاتية المرجعية دقيقة قدر الإمكان. الساعات الأكثر دقة هي الساعات الذرية. هذه الأجهزة مختبر الفيزياء الكبيرة يمكن الحفاظ على الوقت الدقيق على مدى ملايين السنين دون أن تفقد الثانية.

An الخادم NTP سوف تتلقى الوقت من ساعة ذرية إما من عبر شبكة الإنترنت، وشبكة غس أو الإرسالات الراديوية. في استخدام ساعة ذرية كمرجع شبكة نتب ستكون دقيقة في غضون بضعة ميلي ثانية من الجدول الزمني العالمي في العالم بالتوقيت العالمي (توقيت عالمي متناسق).

نتب هو نظام هرمي. كلما كان الجهاز أقرب إلى الساعة المرجعية أعلى على طبقات نتب هو عليه. ساعة الساعة المرجعية الذرية هي جهاز شنومك الطبقة و a الخادم NTP التي تتلقى الوقت من ذلك هو جهاز شنومك الطبقة، والعملاء من ملقم نتب هي أجهزة شنومك الطبقة وهلم جرا.

وبسبب هذا النظام الهرمي، الأجهزة أسفل أسفل الطبقات يمكن أيضا أن تستخدم كمرجع الذي يسمح شبكات ضخمة للعمل أثناء اتصال واحد فقط NTP خادم الوقت.

نتب هو البروتوكول الذي هو خطأ متسامح. نتب ساعات للخروج من الأخطاء ويمكن معالجة مصادر الوقت متعددة والبروتوكول تلقائيا تحديد أفضل. حتى عندما تكون الساعة المرجعية غير متوفرة مؤقتا، يمكن أن يستخدم نتب القياسات السابقة لتقدير الوقت الحالي ..

معرفة ما هو الوقت ، هو شيء نأخذ كل شيء كأمر مسلم به. ساعات في كل مكان ونظرة على ساعة اليد ، برج الساعة ، شاشة الكمبيوتر أو حتى الميكروويف سوف يخبرنا ما هو الوقت. ومع ذلك ، فإن قول الوقت لم يكن دائمًا بهذه السهولة.

لم تصل الساعات حتى العصور الوسطى وكانت دقتها ضعيفة بشكل لا يصدق. لم تصل دقة الدقة في الوقت الحقيقي إلا بعد وصول الساعة الإلكترونية في القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، فإن العديد من التقنيات والتطبيقات الحديثة التي نأخذها كأمر مسلم به في العالم الحديث مثل الملاحة عبر الأقمار الصناعية ، ومراقبة الحركة الجوية والتداول عبر الإنترنت تتطلب دقة ودقة تتجاوز بكثير الساعة الإلكترونية.

الساعات الذرية هي إلى حد بعيد الوقت الأكثر دقة لإبلاغ الأجهزة. فهي دقيقة للغاية بحيث أن الجدول الزمني العالمي للعالم يعتمد عليها (توقيت عالمي متناسق) يجب ضبطها من وقت لآخر لتفسير تباطؤ دوران الأرض. تأخذ هذه التعديلات شكل الثواني الإضافية المعروفة باسم الثواني الكبيسة.

دقة الساعة الذرية دقيقة لدرجة أنه لا يتم فقدان حتى ثانية من الوقت في أكثر من مليون سنة ، في حين أن ساعة إلكترونية بالمقارنة ستفقد ثانية في الأسبوع.

لكن هل هذه الدقة ضرورية حقا؟ عندما تنظر إلى تقنيات مثل تحديد المواقع العالمية ، فإن الإجابة هي نعم. تعمل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عن طريق تثليث إشارات التوقيت المتولدة عن الساعات الذرية على متن السواتل. ونظرًا لأن هذه الإشارات تنتقل بسرعة الضوء ، فإنها تقطع مسافة 100,000 كم تقريبًا كل ثانية. أي عدم دقة في الساعة حتى من الألف من الثانية يمكن أن يرى معلومات تحديد الموقع من خلال الأميال.

يجب أن تضمن شبكات الكمبيوتر التي يجب أن تتواصل مع بعضها البعض في جميع أنحاء العالم تشغيلها ليس فقط وقتًا دقيقًا ولكن أيضًا تتم مزامنتها مع بعضها البعض. يمكن أن تؤدي أي معاملات تتم على الشبكات دون التزامن إلى حدوث جميع أنواع الأخطاء.

حصنه سبب استخدام شبكات الكمبيوتر NTP (بروتوكول وقت الشبكة) و ملقمات الوقت الشبكة غالبًا ما يشار إليها باسم الخادم NTP. تتلقى هذه الأجهزة إشارة توقيت من ساعة ذرية وتوزعها على الشبكة في القيام بذلك ، حيث يتم ضمان الشبكة لتكون دقيقة ودقيقة بقدر الإمكان.

لذلك كنت قد قررت لمزامنة الشبكة ل بالتوقيت العالمي (التوقيت العالمي المنسق)، لديك خادم الوقت الذي يستخدم NTP (بروتوكول وقت الشبكة) الآن الشيء الوحيد الذي يقرر هو أين لتلقي الوقت من.

خوادم NTP لا تولد الوقت أنها ببساطة تلقي إشارة آمنة من الساعة الذرية ولكن هذا هو التحقق المستمر من الوقت الذي يحافظ على الخادم NTP دقيقة و بدورها الشبكة التي يتم مزامنتها.

تلقي إشارة الساعة على مدار الساعة الذرية هو حيث يأتي خادم نتب إلى تلقاء نفسها. هناك العديد من مصادر الوقت أوتك عبر الإنترنت ولكن هذه ليست موصى بها لأي استخدام الشركات أو كلما الأمن هو قضية ومصادر الإنترنت من أوتك خارج جدار الحماية ويمكن أن تضر بالأمن - وسوف نناقش هذا بمزيد من التفصيل في المستقبل المشاركات.

عادة، هناك نوعان من خادم الوقت. هناك تلك التي تتلقى مصدر الساعة الذرية الوقت أوتك من البث الإذاعي موجة طويلة أو تلك التي تستخدم شبكة غس (النظام العالمي لتحديد المواقع) كمصدر.

وتبث العديد من مختبرات الفيزياء الوطنية البث الإذاعي الموجي الطويل. الإشارات الأكثر شيوعا هي ووفب الولايات المتحدة الأمريكية (بث من قبل نيست - المعهد الوطني للمعايير والوقت)، منظمة أطباء بلا حدود في المملكة المتحدة (بث من المملكة المتحدة المختبر الوطني الفيزيائي) وإشارة دسف الألمانية (بث من قبل مختبر الفيزياء الوطني الألماني).

ولا تنتج كل بلد هذه الإشارات الزمنية وتكون الإشارات عرضة للتداخل من الطوبوغرافيا. ومع ذلك، في الولايات المتحدة الأمريكية إشارة ووفب مستحقة في معظم مناطق أمريكا الشمالية (بما في ذلك كندا) على الرغم من أن قوة الإشارة سوف تختلف اعتمادا على الجغرافيا المحلية مثل الجبال الخ.

إشارة غس من ناحية أخرى متاحة حرفيا في كل مكان على هذا الكوكب على طول هوائي غس تعلق على الخادم GPS NTP يمكن أن يكون لها رؤية واضحة للسماء.

كلا النظامين هي طريقة موثوقة ودقيقة حقا من الوقت أوتك واستخدام إما سوف تسمح مزامنة شبكة الكمبيوتر إلى غضون بضعة ميلي ثانية من أوتك.

الدقة في قول الوقت لم يكن مهما كما هو عليه الآن. فائقة الدقة الساعات الذرية هي الأساس لكثير من تكنولوجيات وابتكارات القرن العشرين. الإنترنت، والملاحة عبر الأقمار الصناعية، ومراقبة الحركة الجوية والخدمات المصرفية العالمية كل مجرد عدد قليل من التطبيقات التي تعتمد على ضبط الوقت بدقة خاصة.

المشكلة التي واجهناها في العصر الحديث هي أن فهمنا بالضبط ما هو الوقت قد تغير بشكل كبير على مدى القرن الماضي. في السابق كان يعتقد أن الوقت كان ثابتا، غير ثابت، وأننا سافرنا إلى الأمام في الوقت المناسب بنفس المعدل.

كان قياس مرور الوقت على التوالي إلى الأمام أيضا. كل يوم، يحكمها ثورة الأرض تم تقسيمها إلى شنومك كميات متساوية - الساعة. ومع ذلك، بعد اكتشاف أينشتاين خلال القرن الماضي، وسرعان ما اكتشف الوقت لم يكن على الإطلاق ثابتة، ويمكن أن تختلف لمراقبين مختلفين بالسرعة وحتى الجاذبية يمكن أن تبطئ.

كما أصبح ضبط الوقت لدينا أكثر دقة أصبحت مشكلة أخرى واضحة والتي كانت الطريقة القديمة من العمر لتعقب الوقت، وذلك باستخدام دوران الأرض، لم يكن طريقة دقيقة.

وبسبب تأثير الجاذبية القمرية على محيطاتنا، تدور الأرض متقطعة، وأحيانا تقل عن يوم ساعة شنومكس وأحيانا تعمل لفترة أطول.

تم تطوير الساعات الذرية في محاولة للحفاظ على الوقت دقيقا قدر الإمكان. أنها تعمل باستخدام التذبذبات غير المتغيرة للإلكترون ذرة لأنها تغير المدار. هذا "موقوتة" من ذرة يحدث أكثر من تسعة مليارات مرة في الثانية في ذرات السيزيوم مما يجعلها أساسا مثاليا لساعة.

هذا الوقت الذري الدقيق للغاية (المعروف رسميا باسم التوقيت الذري الدولي - TAI) هو أساس الجدول الزمني الرسمي العالمي ، على الرغم من الحاجة إلى الحفاظ على الجدول الزمني بالتوازي مع دوران الأرض (مهم عند التعامل مع الأجسام الأرضية الإضافية مثل الثوابت الفلكية أو حتى الأقمار الصناعية) إضافة ثانية ثانية ، تعرف باسم قفزة ثانية ، تضاف إلى TAI ، هذه الفترة الزمنية المعدلة تعرف باسم UTC - توقيت عالمي متناسق.

التوقيت العالمي المنسق هو الجدول الزمني المستخدم من قبل الشركات والصناعة والحكومات في جميع أنحاء العالم. كما أنه يحكم الساعات الذرية يعني العالم كله يمكن التواصل باستخدام نفس الجدول الزمني، يحكمها الساعات الذرية فائقة الدقة. شبكات الكمبيوتر في جميع أنحاء العالم تتلقى هذه المرة باستخدام خوادم NTP (بروتوكول وقت الشبكة) ضمان أن الجميع لديه نفس الوقت إلى غضون بضعة ميلي ثانية.

بروتوكول وقت الشبكة (NTP) هو أحد أقدم بروتوكولات الإنترنت التي لا تزال تستخدم. اخترع من قبل الدكتور ديفيد ميلز من جامعة ديلاوير ، وهو قيد الاستخدام منذ 1985. NTP هو بروتوكول مصمم لمزامنة الساعات على أجهزة الكمبيوتر والشبكات عبر الإنترنت أو شبكات المناطق المحلية (الشبكات المحلية).

NTP (الإصدار 4) يمكن الحفاظ على الوقت عبر الإنترنت العام إلى حدود الألف 10 (1 / 100th من الثانية)، ويمكن أداء أفضل عبر الشبكات المحلية مع دقتها من ميكروثانية 200 (1 / 5000th من الثانية) تحت ظروف مثالية.

NTP يعمل ضمن مجموعة TCP / IP وتعتمد على UDP، وهو شكل أقل تعقيدا من NTP موجود يسمى بروتوكول وقت الشبكة البسيط (SNTP) التي لا تتطلب تخزين المعلومات عن الاتصالات السابقة، التي يحتاجها NTP. فهو يستخدم في بعض الأجهزة والتطبيقات حيث توقيت دقة عالية ليست من الأهمية.

تزامن الوقت مع نتب بسيط نسبيا، فإنه يزامن الوقت مع الإشارة إلى مصدر على مدار الساعة موثوق بها. يمكن أن يكون هذا المصدر نسبيا (ساعة داخلية للكمبيوتر أو الوقت على ساعة المعصم) أو مطلقا (A أوتك - التوقيت العالمي المنسق - على مدار الساعة دقيقة كما هو ممكن إنسانيا).

الساعات الذرية هي أجهزة حفظ الوقت الأكثر المطلقة. وهي تعمل على مبدأ أن للذرة والسيزيوم 133، لديه العدد الدقيق للدورات من الإشعاع في كل ثانية (9,192,631,770). وقد أثبت هذا دقيقة جدا في النظام الدولي للوحدات (SI) وقد عرفت الآن المرتبة الثانية من حيث مدة دورات 9,192,631,770 من الإشعاع للذرة السيزيوم 133.

ومع ذلك، الساعات الذرية باهظة للغاية، وعموما فقط التي يمكن العثور عليها في مختبرات الفيزياء واسعة النطاق. ومع ذلك، يمكن NTP مزامنة شبكات لساعة ذرية باستخدام إما النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) أو البث الإذاعي المتخصص.

الأكثر استخداما هو نظام GPS الذي يتكون من عدد من الأقمار الصناعية توفر دقة تحديد المواقع والمواضع المعلومات. يمكن لكل الأقمار الصناعية GPS تفعل هذا فقط من خلال الاستفادة من ساعة ذرية والتي بدورها يمكن يمكن استخدامها كمرجع التوقيت.

جهاز استقبال GPS نموذجي يمكن أن توفر معلومات التوقيت لفي غضون بضعة نانو ثانية من UTC طالما هناك هوائي تقع مع وجهة نظر جيدة من السماء.

وهناك أيضا عدد من الإرسالات الراديوية في الوقت والترددات الوطنية التي يمكن استخدامها لمزامنة خادم نتب. في بريطانيا يتم بث الإشارة (تسمى منظمة أطباء بلا حدود) من قبل مختبر الفيزياء الوطني في كمبريا الذي يعمل كمرجع وطني للمملكة المتحدة، وهناك أيضا أنظمة مماثلة في كولورادو، الولايات المتحدة (ووفب) وفي فرانكفورت، ألمانيا (دسف-شنومكس). وتوفر هذه الإشارات وقت التوقيت العالمي المنسق (أوتك) لدقة ميكروثانية من طراز شنومكس، ومع ذلك، فإن للإشارة الراديوية نطاق محدود وتكون عرضة للتداخل.

ومن المعروف أن المسافة من ساعة مرجعية لان مستويات الطبقة وأنها موجودة لمنع دورات في NTP. الطبقة 0، هي الأجهزة مثل الساعات الذرية ترتبط مباشرة إلى جهاز كمبيوتر. الطبقة 1، هي أجهزة الكمبيوتر الملحقة الطبقة الأجهزة 0، في حين أن الطبقة 2 هي أجهزة الكمبيوتر التي تقوم بإرسال طلبات إلى خوادم NTP الطبقة 1. NTP يمكن دعم ما يصل إلى 256 طبقات.

تحتوي جميع إصدارات Microsoft Windows منذ 2000 على Windows Time Service (w32time.exe) الذي لديه القدرة على مزامنة ساعة الكمبيوتر إلى خادم NTP (أو خادم SNTP - نسخة مبسطة من NTP) العديد من أنظمة التشغيل LINUX و UNIX نسخة من NTP لكن الكود المصدري مجاني للتنزيل (الإصدار الحالي 4.2.4) على موقع NTP (ntp.org).

يوصى بها بشدة Microsoft و الآخرين ، يجب استخدام ذلك التوقيت الخارجي بدلاً من الإنترنت ، حيث لا يمكن مصادقة هذه. تتوفر خوادم وقت NTP المتخصصة التي يمكنها مزامنة الوقت على الشبكات باستخدام إما إشارة MSF (أو ما يعادلها) أو GPS.

الساعات الذرية معروفة جيدا لدقتها. معظم الناس قد لم يسبق له مثيل واحد ولكن ربما تكون على علم بأن الساعات الذرية الحفاظ على الوقت الدقيق للغاية. في الواقع ساعة الذرية الحديثة سوف تبقي دقيقة الوقت ولا تفقد ثانية في مائة مليون سنة.

قد يبدو هذا المبلغ من الدقة مبالغا فيه ولكن العديد من التكنولوجيات الحديثة تعتمد على الساعات الذرية وتتطلب مثل هذا المستوى العالي من الدقة. وخير مثال على ذلك هو أنظمة الملاحة الساتلية التي عثر عليها الآن في معظم السيارات. نظام تحديد المواقع يعتمد على الساعات الذرية لأن إشارات الأقمار الصناعية المستخدمة في التثليث السفر في سرعة الضوء الذي في ثانية واحدة يمكن أن تغطي ما يقرب من شنومك كم.

لذلك يمكن أن نرى كيف تعتمد بعض التقنيات الحديثة على هذا التوقيت الدقيق جدا من الساعات الذرية ولكن استخدامها لا يتوقف هناك. الساعات الذرية تحكم التوقيت العالمي العالمي أوتك (توقيت عالمي متناسق) ويمكن استخدامها أيضا لمزامنة شبكات الكمبيوتر أيضا.

قد يبدو من المستحيل استخدام هذه الدقة نانوسيكوند لمزامنة شبكات الكمبيوتر أيضا ولكن كما يتم إجراء العديد من المعاملات الحساسة الوقت عبر الإنترنت مع مثل هذه الصفقات كما البورصة حيث الأسعار يمكن أن تنخفض أو ترتفع كل ثانية يمكن أن ينظر إليه لماذا الساعات الذرية هي مستخدم.

لتلقي الوقت من ساعة ذرية مخصصة الخادم NTP هو الأسلوب الأكثر أمانا ودقة. وتتلقى هذه الأجهزة إشارة زمنية تبثها ساعات ذرية من مختبرات الفيزياء الوطنية أو مباشرة من الساعات الذرية على متن سواتل نظام تحديد المواقع العالمي (غس).

باستخدام مخصص الخادم NTP فإن شبكة الكمبيوتر ستكون أكثر أمنا وكما هو متزامن إلى أوتك (الجدول الزمني العالمي) فإنه سيتم في الواقع أن تكون متزامنة مع كل شبكة كمبيوتر أخرى باستخدام خادم نتب.

يلعب التزامن الزمني دوراً أكثر أهمية في العالم الحديث مع اعتماد المزيد والمزيد من التقنيات على وقت دقيق وموثوق.

إن التزامن الزمني ليس مهمًا فحسب ، بل يمكن أن يكون أيضًا أمرًا حاسمًا في التشغيل الآمن للأنظمة مثل التحكم في حركة النقل الجوي التي لا يمكن أن تعمل ببساطة دون التزامن الدقيق. التفكير في الكوارث التي يمكن أن تحدث في الهواء من الطائرات كانت متزامنة مع بعضها البعض؟

في التجارة العالمية دقيقة للغاية وموثوقية التزامن الزمني مهم للغاية. عندما تفتح أسواق الأسهم في العالم في الصباح ويشتري التجار من جميع أنحاء العالم الأسهم على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم. مع تذبذب أسعار الأسهم من ثانية إلى أخرى في حالة عدم التزامن بالآلات ، يمكن أن تكلف الملايين.

لكن التزامن ضروري أيضاً في شبكات الحاسوب الحديثة. يحافظ على أمان النظام ويتيح التحكم السليم وتصحيح الأنظمة. وحتى إذا لم تكن شبكة الكمبيوتر متورطة في أي معاملات حساسة في الوقت ، فقد يؤدي عدم التزامن إلى جعلها عرضة لهجمات خبيثة ويمكن أن يكون عرضة أيضًا لفقدان البيانات.

يمكن إجراء تزامن دقيق في شبكات الكمبيوتر بفضل اثنين من التطورات: بالتوقيت العالمي و NTP.

التوقيت العالمي المنسق (UTC) هو التوقيت العالمي المنسق زمنياً ، ويستند إلى توقيت جرينتش ولكن يتم التحكم فيه من خلال مجموعة من الساعات الذرية مما يجعله دقيقًا في غضون بضعة نانوثانية.

NTP هو بروتوكول برمجي - Network Time Protocol ، مصمم لمزامنة شبكات الكمبيوتر بدقة إلى مصدر وقت واحد. كل من هذه التطبيقات تأتي معا في جهاز واحد والذي يعتمد على العالم لمزامنة شبكات الكمبيوتر - الخادم NTP.

An NTP خادم الوقت or خادم وقت الشبكة هو جهاز يتلقى الوقت من ساعة ذرية ، مصدر UTC ويقوم بتوزيعه عبر شبكة. ونظرًا لأن مصدر الوقت يتم فحصه باستمرار بواسطة خادم التوقيت وهو من ساعة ذرية ، فإنه يجعل الشبكة دقيقة في غضون بضعة ميلي ثانية من التوقيت العالمي المنسق ، مما يوفر التزامن على نطاق عالمي.

تطوير أساليب جديدة لقول الوقت بدقة ودقة تطورت إلى هاجس جديد بين علماء التسلسل الزمني في القرن الحادي والعشرين. منذ تطوير الأول الساعات الذرية في شينومكس مع دقة ميلي ثانية واحدة بدأ السباق مع منظمة مثل الولايات المتحدة نيست (المعهد الوطني للمعايير والوقت) والمملكة المتحدة NPL (المختبر الفيزيائي الوطني) تطوير الساعات الذرية على نحو متزايد دقيقة.

وتستخدم الساعات الذرية كمصدر الوقت للتكنولوجيات والتطبيقات العالية مثل الملاحة الساتلية ومراقبة الحركة الجوية، وهي أيضا مصدر إشارات الوقت المستخدمة من قبل خوادم NTP لمزامنة شبكات الكمبيوتر.

An الخادم NTP يعمل عن طريق ضبط مستمر على مدار الساعة أجهزة الكمبيوتر للتأكد من أنه يتطابق مع الوقت ترحيلها من قبل ساعة ذرية. في القيام بذلك الخادم NTP يمكن أن تبقي على شبكة الكمبيوتر في غضون بضعة ميلي ثانية من الساعة الذرية التي تسيطر عليها أوتك (توقيت عالمي متناسق).

ومع ذلك، كما ملحوظا هذه التكنولوجيا قد يبدو يبدو الطبيعة الأم بالفعل تفعل الشيء نفسه مع الساعات الجسم الخاصة بنا.

ساعة الجسم البشري هو مجرد فهمها من قبل العلوم الطبية (التي تسمى دراسة كرونوبيولوغي) ولكن ما هو معروف هو أن ساعة الجسم مهمة للغاية في أداء حياتنا اليومية لحياة اليوم. بل هو أيضا دقيقة للغاية ويعمل بطريقة مشابهة جدا ل الخادم NTP.

في حين a NTP خادم الوقت يتلقى إشارة الوقت من الساعة الذرية وضبط ساعات النظام على أجهزة الكمبيوتر لمطابقة، ساعات الجسم لدينا تفعل الشيء نفسه. ساعة الجسم يعمل في إيقاع الساعة البيولوجية وبعبارة أخرى ساعة ساعة شنومكس. عندما تشرق الشمس في الجزء الصباحي من الدماغ الذي يحكم ساعة الجسم تسمى نواة سوبراشياسماتيك - الذي يقع في المهاد في الدماغ، ويصحح تلقائيا لحركة الشمس.

وبهذه الطريقة ساعة الجسم البشري يعدل لشتاء أكثر قتامة وأخف وزنا من الصيف وهذا هو السبب في أنك قد تجد أنه من الصعب أن يستيقظ في فصل الشتاء. ساعة الجسم يضبط نفسه كل يوم للتأكد من أنه متزامن لدوران الشمس تماما كما NTP خادم الوقت تزامن ساعة نظام الكمبيوتر لضمان تشغيله بدقة لمصدر التوقيت - الساعة الذرية.