Misurare il passare del tempo è stata una preoccupazione per gli umani sin dagli albori della civiltà. A grandi linee, misurare il tempo richiede l'utilizzo di una qualche forma di ciclo ripetitivo per calcolare quanto tempo è passato. Tradizionalmente questo ciclo ripetitivo si è basato sul movimento dei cieli, come un giorno che è una rivoluzione della Terra, un mese essendo un'intera orbita della Terra sulla Luna e un anno è l'orbita terrestre del sole.

Con il progredire della nostra tecnologia siamo stati in grado di misurare il tempo in incrementi sempre più piccoli da meridiane che ci hanno permesso di contare le ore, gli orologi meccanici che ci permettono di monitorare i minuti, gli orologi elettronici che consentono per la prima volta di registrare con precisione i secondi all'attuale età degli orologi atomici in cui il tempo può essere misurato al nanosecondo.

Con il progresso in cronologia che ha portato a tecnologie come Orologi NTP, time server, orologi atomici, satelliti GPS e moderne comunicazioni globali, arriva con un altro enigma: quando inizia un giorno e quando finisce.

La maggior parte delle persone crede che un giorno sia 24 ore e che funzioni da mezzanotte a mezzanotte. Tuttavia, gli orologi atomici ci hanno rivelato che un giorno non è 24 ore e infatti la lunghezza di un giorno varia (e in realtà aumenta gradualmente nel tempo).

Dopo che gli orologi atomici furono sviluppati, vi fu una chiamata da parte di molti settori a elaborare una scala temporale globale. Uno che usa l'ultra natura precisa degli orologi atomici per misurare il suo passaggio ma anche quello che tiene conto della rotazione della Terra. Non riuscire a spiegare la natura variabile di una giornata significa che qualsiasi scala temporale statica alla fine andrebbe alla deriva con il giorno che lentamente scivolava nella notte.

Per compensare questo, la scala cronologica globale del mondo, chiamata UTC (coordinated universal time), ha aggiunto secondi aggiuntivi (secondi intercalati) per garantire che non vi sia alcuna deriva. L'ora UTC è mantenuta fedele da una costellazione di orologi atomici c ed è utilizzata dal moderno tecnologie come il time server NTP che garantisce che tutte le reti di computer funzionino esattamente nello stesso preciso momento.

In seguito al successo dei ricercatori danesi che lavorano in collaborazione con NIST (National Institute for Standards and Time), che ha presentato l'orologio atomico più preciso al mondo all'inizio di quest'anno; Scienziato tedesco è entrato nella corsa per costruire il segnatempo più preciso del mondo.

Ricercatori del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Germania stanno usando nuovi metodi di spettroscopia per studiare sistemi atomici e molecolari e sperare di sviluppare un orologio basato su un singolo atomo di alluminio.

ponte orologi atomici utilizzato per la navigazione satellitare (GPS), come riferimento per la rete di computer NTP server e il controllo del traffico aereo è stato tradizionalmente basato sul cesio atomico. Tuttavia, la prossima generazione di orologi atomici, come quella svelata dal NIST, che si ritiene sia accurata in un secondo ogni 300 milione di anni, usa gli atomi di altri materiali come lo stronzio che gli scienziati affermano essere potenzialmente più accurati del cesio .

I ricercatori di PTB hanno scelto di utilizzare singoli atomi di alluminio e credono di essere sulla strada per sviluppare l'orologio più accurato di sempre e ritengono che ci sia un enorme potenziale per un tale dispositivo che ci aiuti a comprendere alcuni degli aspetti più complicati della fisica.

L'attuale coltura di orologi atomici consente di utilizzare tecnologie come la navigazione satellitare, il controllo del traffico aereo e la sincronizzazione temporale della rete NTP server ma si ritiene che l'aumento della precisione della prossima generazione di orologi atomici potrebbe essere usato per rivelare alcune delle qualità più enigmatiche della scienza quantistica come la teoria delle stringhe.

I ricercatori affermano che i nuovi orologi forniranno tale precisione che saranno persino in grado di misurare le minuscole differenze di gravità entro ogni centimetro sopra il livello del mare.

Raccontare il tempo può sembrare un affare semplice in questi giorni con il numero di dispositivi che visualizzano il tempo per noi e con l'incredibile precisione di dispositivi come orologi atomici e Network Time Server è abbastanza facile vedere come la cronologia è stata data per scontata.

La precisione al nanosecondo che alimenta tecnologie come il sistema GPS, il controllo del traffico aereo e Server NTP I sistemi (Network Time Protocol) sono lontani dai primi pezzi che sono stati inventati e alimentati dal movimento del sole attraverso i cieli.

I quadranti solari erano davvero i primi veri orologi, ma ovviamente avevano i loro lati negativi - come non lavorare di notte o in condizioni di tempo nuvoloso, tuttavia, essere in grado di dire l'ora in modo abbastanza accurato era un'innovazione completa per la civiltà e aiutato per società più strutturate.

Tuttavia, fare affidamento sui corpi celesti per tenere traccia del tempo, come abbiamo fatto per migliaia di anni, non si dimostrerebbe una base affidabile per misurare il tempo, come è stato scoperto dall'invenzione del orologio atomico.

Prima degli orologi atomici, gli orologi elettronici offrivano il più alto livello di precisione. Questi sono stati inventati alla fine del secolo scorso e mentre erano molte volte più affidabili degli orologi meccanici erano ancora alla deriva e avrebbero perso un secondo o due ogni settimana.

Gli orologi elettronici funzionavano usando le oscillazioni (vibrazioni sotto energia) di cristalli come il quarzo, tuttavia, gli orologi atomici usano la risonanza di singoli atomi come il cesio che è un così alto numero di vibrazioni al secondo che rende incredibilmente accurato (moderni orologi atomici non andare alla deriva nemmeno di un secondo ogni 100 milioni di anni).

Una volta scoperto questo tipo di accuratezza nel dire il tempo, è apparso evidente che la nostra tradizione di usare la rotazione della terra come mezzo per raccontare il tempo non era precisa come questi orologi atomici. Grazie alla loro accuratezza fu presto scoperto che la rotazione della Terra non era precisa e rallentava e accelerava (di quantità minuscole) ogni giorno. Per compensare questo, la scala cronologica globale UTC (Coordinated Universal Time) ha aggiunto secondi aggiuntivi ad esso una o due volte l'anno (Leap seconds).

Gli orologi atomici forniscono la base dell'UTC che viene utilizzata da migliaia di NTP server sincronizzare le reti di computer in.

Cronologia - lo studio del tempo - ha fornito alla scienza e alla tecnologia alcune incredibili innovazioni e possibilità. A partire dal orologi atomici, NTP server e il sistema GPS, cronologia vera e accurata ha cambiato la forma del mondo.

Il tempo e il modo in cui viene contato è stata una preoccupazione dell'umanità sin dalle prime civiltà. I primi cronologi hanno trascorso il loro tempo a cercare di stabilire calendari, ma questo risulta essere più complicato di quanto immaginato in primo luogo perché la Terra impiega un quarto di giorno in più rispetto ai giorni 365 per orbitare attorno al sole.

Stabilire il giusto numero di giorni bisestili è stata una delle prime sfide e ci sono voluti diversi tentativi di calendario fino a quando il calendario gregoriano moderno non è stato adottato dal mondo.

Quando si è trattato di monitorare il tempo a un livello inferiore, sono stati fatti grandi progressi Galileo Galilei chi avrebbe costruito il primo orologio a pendolo se solo la sua morte non avesse interrotto i suoi piani. I pendoli furono finalmente inventati da Christiaan Huygens e ha fornito il primo vero spunto di monitoraggio accurato del tempo durante il giorno.

I prossimi passi nella cronologia non potevano aver luogo se non dopo aver avuto una migliore comprensione del tempo stesso. Newton (Sir Isaac) aveva le prime idee e aveva il concetto di tempo assoluto "e fluiva" equamente "per tutti gli osservatori. Questa sarebbe stata un'idea ovvia per Newton visto che molti di noi considerano il tempo immutabile, ma lo è stato Einstein nella sua teoria della relatività speciale ha proposto che in effetti il ​​tempo non era una costante e sarebbe diverso da tutti gli osservatori.

Sono state le idee di Einstein a dimostrarsi corrette e il suo modello di tempo e spazio ha aperto la strada a molte delle moderne tecnologie che oggi diamo per scontate, come l'orologio atomico.

Tuttavia, la cronologia non si ferma qui, i cronometristi sono costantemente alla ricerca di modi per aumentare la precisione con i moderni orologi atomici, così precisi da non perdere un secondo in milioni di anni.

Ci sono anche altre figure degne di nota nel mondo moderno della cronologia. Professore David Mills dall'università del Delaware ha ideato un protocollo in 1980 per sincronizzare le reti di computer.

Il suo Network Time Protocol (NTP) è ora utilizzato in sistemi di computer e reti in tutto il mondo tramite NTP time server. UN Server NTP assicura che i computer su lati opposti del globo possano funzionare esattamente allo stesso tempo.

È uno dei marchi di terra più iconici del mondo. In piedi con orgoglio sulle Camere del Parlamento, il Big Ben celebra il suo compleanno 150th. Eppure, nonostante vivesse in un'epoca di orologi atomici e NTP time server, è uno degli orologi più usati al mondo con centinaia di migliaia di londinesi che si affidano ai suoi rintocchi per impostare i loro orologi.

Il Big Ben è in realtà il nome della campana principale all'interno dell'orologio che crea i rintocchi ogni quarto d'ora, ma la campana non ha iniziato a suonare quando è stato costruito l'orologio. L'orologio ha iniziato a tenere il tempo su 31 May 1859, mentre la campana non ha colpito per la prima volta fino a luglio 11.

Alcuni sostengono che la campana da dodici tonnellate abbia preso il nome Sir Benjamin Hall il capo commissario di Works che ha lavorato al progetto dell'orologio (e si dice che sia un uomo di grande circonferenza). Altri sostengono che la campana sia stata intitolata al pugile dei pesi massimi Ben Caunt che ha combattuto sotto il soprannome Big Ben.

Il meccanismo dell'orologio da cinque tonnellate funziona come un orologio da polso gigante e viene ferito tre volte a settimana. La sua accuratezza se sintonizzata aggiungendo o rimuovendo vecchi penny sul pendolo che è abbastanza lontano dall'accuratezza dei moderni orologi atomici e Server NTP i sistemi generano con precisione vicina al nanosecondo.

Mentre il Big Ben riceve la fiducia di decine di migliaia di londinesi per fornire un tempo preciso, il moderno orologio atomico viene utilizzato da milioni di noi ogni giorno senza rendersene conto. Gli orologi atomici sono la base per i sistemi di navigazione satellitare GPS che abbiamo nelle nostre macchine, inoltre tengono sincronizzati Internet tramite NTP time server (Network Time Protocol).

Qualsiasi rete di computer può essere sincronizzata con un orologio atomico utilizzando un dedicato Server NTP. Questi dispositivi ricevono il tempo da un orologio atomico, tramite il sistema GPS o trasmissioni radio specializzate.

Armi nucleari, computer, GPS, orologi atomici e datazione al carbonio - c'è molto più per gli atomi di quanto pensi.

Dall'inizio del XX secolo l'umanità è stata ossessionata dagli atomi e dalle minuzie del nostro universo. Gran parte della prima parte del secolo scorso, l'umanità divenne ossessionata dall'imbrigliare il potere nascosto dell'atomo, rivelato a noi dall'opera di Albert Einstein e finalizzato da Robert Oppenheimer.

Tuttavia, c'è stata molto di più nella nostra esplorazione dell'atomo oltre alle sole armi. Lo studio degli atomi (meccanica quantistica) è stato alla base della maggior parte delle nostre moderne tecnologie come computer e Internet. È anche in prima linea nella cronologia: la misurazione del tempo.

L'atomo svolge un ruolo chiave sia nel cronometraggio che nella previsione del tempo. L'orologio atomico, che viene utilizzato in tutto il mondo tramite reti di computer NTP server e altri sistemi tecnici come il controllo del traffico aereo e la navigazione satellitare.

Gli orologi atomici lavorare monitorando le oscillazioni ad altissima frequenza dei singoli atomi (tradizionalmente cesio) che non cambiano mai in particolari stati energetici. Dato che gli atomi di cesio risuonano su un 9 miliardi di volte al secondo e non alterano mai la sua frequenza, ciò lo rende molto preciso (perdendo meno di un secondo ogni 100 milioni di anni)

Ma gli atomi possono anche essere utilizzati per calcolare non solo il tempo preciso e preciso, ma possono anche essere utilizzati per stabilire l'età degli oggetti. La datazione al carbonio è il nome dato a questo metodo che misura il decadimento naturale degli atomi di carbonio. Tutti noi siamo fatti principalmente di carbonio e, come gli altri elementi, i "decadimenti" del carbonio nel tempo in cui gli atomi perdono energia emettendo particelle ionizzanti e radiazioni.

In alcuni atomi come l'uranio ciò avviene molto rapidamente, tuttavia altri atomi come il ferro sono altamente stabili e si deteriorano molto, molto lentamente. Il carbonio, mentre si decompone più velocemente del ferro, è ancora lento a perdere energia, ma la perdita di energia è esatta nel tempo, quindi analizzando gli atomi di carbonio e misurandone la forza può essere accertato con precisione quando il carbonio si è formato originariamente.

A seguire recenti resoconti dei media sulla mancanza di investimenti nel sistema di navigazione satellitare globale degli Stati Uniti - GPS (Global Positioning System) e il potenziale fallimento dei ricevitori di navigazione negli ultimi anni, gli specialisti della sincronizzazione temporale, Galleon Systems, vorrebbero garantire a tutti i loro clienti che qualsiasi guasto del GPS la rete non influenzerà la corrente Time server NTP GPS.

I recenti resoconti dei media a seguito di uno studio dell'ufficio di responsabilità del governo degli Stati Uniti (GAO), che ha concluso la cattiva gestione e la mancanza di investimenti, hanno fatto sì che l'attuale numero di satelliti operativi 31 possa scendere al di sotto di 24 a volte in 2011 e 2012 che ne ostacolerebbe l'accuratezza.

Tuttavia, la Laboratorio di fisica nazionale del Regno Unito sono fiduciosi che eventuali problemi potenziali delle strutture di navigazione GPS non influenzeranno le informazioni di temporizzazione utilizzate da GPS server NTP.

Un portavoce del National Physical Laboratory del Regno Unito ha confermato che le informazioni sulla tempistica non dovrebbero essere influenzate da eventuali futuri guasti del satellite.

"Si stima che vi sia un rischio 20% che in 2011-2012 il numero di satelliti nella costellazione GPS potrebbe scendere sotto 24 a volte.

"Se ciò dovesse accadere, ci potrebbe essere una leggera riduzione dell'accuratezza della posizione dei ricevitori GPS in alcuni periodi, e in particolare potrebbero richiedere più tempo per acquisire una soluzione in alcuni luoghi quando sono stati accesi per la prima volta. Tuttavia, anche in questo caso l'effetto sarebbe un peggioramento delle prestazioni, piuttosto che una totale incapacità di operare.

"È improbabile che un ricevitore di temporizzazione GPS sia influenzato in modo significativo poiché, una volta determinata la sua posizione all'accensione, ogni satellite che osserva fornisce informazioni utili sul tempo. Una piccola riduzione del numero di satelliti in vista non dovrebbe peggiorare molto le sue prestazioni. "

Sincronizzazione oraria sulle reti di computer è spesso condotta dal Server NTP. NTP time server non generano informazioni sul tempo ma sono semplicemente metodi di comunicazione con un orologio atomico.

La precisione di un orologio atomico è ampiamente discussa. Molti di loro possono mantenere il tempo di precisione in nanosecondi (miliardesimi di secondo), il che significa che non andranno alla deriva oltre un secondo in accuratezza in centinaia di milioni di anni.

Tuttavia, ciò che è meno compreso e discusso è il motivo per cui abbiamo bisogno di avere orologi così accurati, dopo che tutti i metodi tradizionali di tenere il tempo come orologi meccanici, orologi elettronici e usare la rotazione della Terra per tenere traccia dei giorni si sono rivelati affidabile per migliaia di anni.

Tuttavia, lo sviluppo della tecnologia digitale negli ultimi anni è stato quasi esclusivamente legato alla precisione ultra alta di un orologio atomico. Una delle applicazioni più utilizzate per orologi atomici è nel settore delle comunicazioni.

Ormai da diversi anni le telefonate effettuate nella maggior parte dei paesi industrializzati vengono ora trasmesse digitalmente. Tuttavia, la maggior parte dei cavi telefonici sono semplicemente cavi in ​​rame (sebbene molte compagnie telefoniche stiano ora investendo in fibra ottica) che possono trasmettere solo un pacchetto di informazioni alla volta. Eppure i fili telefonici devono trasportare molte conversazioni lungo gli stessi fili allo stesso tempo.

Ciò è ottenuto dai computer delle centrali che passano da una conversazione all'altra migliaia di volte al secondo e tutto ciò deve essere controllato con una precisione nano-secondo, altrimenti le chiamate diventeranno fuori passo e confuse: da qui la necessità. Orologi atomici; i telefoni cellulari, la TV digitale e le comunicazioni Internet utilizzano tecnologie simili.

L'accuratezza degli orologi atomici è anche la base per la navigazione satellitare come il GPS (sistema di posizionamento globale). I satelliti GPS contengono un orologio atomico integrato che genera e trasmette un segnale orario. Un ricevitore GPS riceverà quattro di questi segnali e userà le informazioni di temporizzazione per calcolare la durata delle trasmissioni per raggiungerlo e quindi la posizione del ricevitore sulla Terra.

Gli attuali sistemi GPS sono precisi per pochi metri ma per dare un'indicazione di quanto sia vitale la precisione, una deriva di un secondo di a Orologio GPS potrebbe vedere il ricevitore GPS essere inaccurato da oltre 100 mille miglia (a causa delle enormi distanze di luce e quindi le trasmissioni richiedono in un secondo).

Molte di queste tecnologie dipendono dagli orologi atomici NTP server come il modo preferito per comunicare con gli orologi atomici facendo il NTP time server uno dei pezzi più importanti di attrezzature nei settori della comunicazione.

Esistono una miriade di metodi hardware e software per proteggere i computer. Software anti-virus, firewall, spyware e router per citarne solo alcuni, ma forse gli strumenti più importanti per mantenere una rete sicura sono spesso i più trascurati.

Uno dei motivi per questo è che il server di riferimento orario di rete viene spesso definito come il NTP time server (dopo il Protocollo Network Time Protocol) l'attività primaria è la sincronizzazione dell'ora e non la sicurezza.

La Server NTPIl compito principale è quello di recuperare un segnale orario da una sorgente UTC (Coordinated Universal Time) che viene poi distribuito tra la rete, controllando l'orologio su ciascun dispositivo di sistema e assicurandone l'esecuzione in sincronizzazione con UTC.

Qui è dove molti amministratori di rete cadono. Sanno che la sincronizzazione dell'ora è vitale per la sicurezza del computer. Senza di esso, gli errori non possono essere registrati (o nemmeno individuati) gli attacchi alla rete non possono essere neutralizzati, i dati possono essere persi e se un utente malintenzionato entra nel sistema è quasi impossibile scoprire cosa stavano facendo senza tutte le macchine su una rete corrispondente allo stesso tempo.

Tuttavia, la Server NTP è dove molti amministratori di rete pensano di poter risparmiare un po 'di soldi. 'Perché preoccuparsi?' 'Dicono,' quando puoi accedere a un Server NTP Internet gratuito.'

Bene, come dice il vecchio proverbio, non esiste un pranzo gratis o una fonte gratuita di orario UTC. L'utilizzo di provider di orari internet può essere gratuito ma è qui che molte reti di computer si lasciano abusare.

Per utilizzare una fonte di tempo internet come Microsoft, NIST o uno di quelli sul Progetto del pool NTP può essere libero ma è anche al di fuori del firewall di una rete e questi sono gli sbagli di molti amministratori di rete.

Le tecnologie del mondo sono notevolmente migliorate negli ultimi decenni con innovazioni come Internet e la navigazione satellitare hanno cambiato il modo in cui viviamo le nostre vite.

Gli orologi atomici pagare un ruolo chiave in queste tecnologie; i loro segnali orari sono quelli che vengono utilizzati dai ricevitori GPS per tracciare la posizione e molte applicazioni e transazioni su Internet se non fosse per una sincronizzazione estremamente precisa.

In effetti, è stata sviluppata una scala temporale globale basata sul tempo indicato dagli orologi atomici. UTC (Coordinated Universal Time) assicura che le reti di computer in tutto il mondo possano essere sincronizzate allo stesso tempo.

La sincronizzazione di computer e reti con gli orologi atomici è relativamente semplice grazie in parte a NTP (Network Time Protocol), una versione di cui è inclusa nella maggior parte dei sistemi operativi ed è anche grazie al numero di pubblico NTP server che esiste su internet.

Per sincronizzare un PC Windows con un orologio atomico, è sufficiente sincronizzare semplicemente l'orologio sulla barra delle applicazioni e quindi configurare la scheda Ora Internet su un valore pertinente Server NTP. Un elenco di server NTP pubblici può essere trovato al Pool NTP Sito web.

Tuttavia, quando si configurano le reti in UTC, un server NTP pubblico non è adatto in quanto vi sono problemi di sicurezza sul polling di un'origine ora esterna al firewall. I server pubblici sono anche noti come server 2 stratum, il che significa che ricevono il tempo da un altro dispositivo che lo riceve da un orologio atomico. Questo metodo indiretto significa che spesso vi è un compromesso in termini di accuratezza, inoltre, se la connessione Internet si interrompe o il sito del server del tempo, la rete si allontanerà presto da UTC.

Un metodo molto più sicuro e stabile è investire in un dedicato NTP time server. Questi dispositivi ricevono un segnale orario direttamente da un orologio atomico, prodotto da un laboratorio di fisica nazionale come NIST or NPL via radio a onde lunghe o dai satelliti GPS.

Un singolo server NTP dedicato fornirà una fonte stabile e affidabile e altamente precisa di UTC e consentirà la sincronizzazione di reti di centinaia e persino migliaia di dispositivi con NTP.