È un orologio atomico radioattivo?

An orologio atomico mantiene il tempo meglio di qualsiasi altro orologio. Hanno anche un tempo migliore rispetto alla rotazione della Terra e al movimento delle stelle. Senza l'orologio atomico, la navigazione GPS sarebbe impossibile, Internet non si sincronizzerebbe e la posizione dei pianeti non sarebbe nota con sufficiente accuratezza da consentire il lancio e il monitoraggio delle sonde spaziali e dei lander.

Un orologio atomico non è radioattivo, non si basa sul decadimento atomico. Piuttosto, un orologio atomico ha una massa oscillante e una molla, proprio come normali orologi.

La grande differenza tra un orologio standard nella tua casa e un orologio atomico è che l'oscillazione in un orologio atomico è tra il nucleo di un atomo e gli elettroni circostanti. Questa oscillazione non è esattamente un parallelo al bilanciere e alla spirale di un orologio, ma il fatto è che entrambi usano le oscillazioni per tenere traccia del tempo che passa. Le frequenze di oscillazione all'interno dell'atomo sono determinate dalla massa del nucleo e dalla gravità e dalla "molla" elettrostatica tra la carica positiva sul nucleo e la nuvola di elettroni che la circonda.

Quali sono i tipi di orologio atomico?

Oggi, sebbene ci siano diversi tipi di orologio atomico, il principio alla base di tutti loro rimane lo stesso. La principale differenza è associata all'elemento utilizzato e ai mezzi per rilevare quando il livello di energia cambia. I vari tipi di orologio atomico includono:

L'orologio atomico al cesio impiega un fascio di atomi di cesio. L'orologio separa gli atomi di cesio di diversi livelli di energia per mezzo del campo magnetico.

L'orologio atomico dell'idrogeno mantiene gli atomi di idrogeno al livello di energia richiesto in un contenitore con pareti di un materiale speciale in modo che gli atomi non perdano il loro stato di energia superiore troppo rapidamente.

L'orologio atomico del Rubidio, il più semplice e compatto di tutti, utilizza una cella di vetro di gas di rubidio che cambia il suo assorbimento della luce alla frequenza del rubidio ottico quando la frequenza delle microonde circostanti è giusta.

L'orologio atomico commerciale più accurato disponibile oggi utilizza l'atomo di cesio e i normali campi magnetici e rilevatori. Inoltre, gli atomi di cesio vengono bloccati dallo scheletro avanti e indietro dai raggi laser, riducendo i piccoli cambiamenti di frequenza dovuti all'effetto Doppler.

Quando è stato inventato l'orologio atomico? orologio atomico

In 1945, il professore di fisica della Columbia University Isidor Rabi ha suggerito che un orologio potrebbe essere realizzato con una tecnica che ha sviluppato negli 1930 chiamati risonanza magnetica a raggio atomico. Con 1949, National Bureau of Standards (NBS, ora National Institute of Standards and Technology, NIST) ha annunciato il primo orologio atomico al mondo che utilizza la molecola di ammoniaca come fonte di vibrazioni e da 1952 ha annunciato il primo orologio atomico utilizzando gli atomi di cesio come fonte di vibrazione, NBS-1.

In 1955, il National Physical Laboratory (NPL) in Inghilterra costruì il primo orologio atomico a fascio di cesio usato come fonte di calibrazione. Nel decennio successivo furono create forme più avanzate di orologi atomici. In 1967, la 13th Conferenza generale su pesi e misure definiva il secondo SI sulla base delle vibrazioni dell'atomo di cesio; il sistema di cronometraggio del mondo non aveva più una base astronomica a quel punto! NBS-4, l'orologio atomico al cesio più stabile al mondo, è stato completato in 1968 e utilizzato negli 1990 come parte del sistema NPL time.

In 1999, NPL-F1 ha iniziato a funzionare con un'incertezza delle parti 1.7 in 10 al potere 15th, o la precisione a circa un secondo in 20 milioni di anni, rendendolo l'orologio atomico più accurato mai fatto (una distinzione condivisa con uno standard simile in Parigi).

Come viene misurato il tempo di orologio atomico?

La frequenza corretta per la particolare risonanza del cesio è ora definita da un accordo internazionale come 9,192,631,770 Hz in modo che quando diviso per questo numero l'uscita sia esattamente 1 Hz o 1 al secondo.

L'accuratezza a lungo termine ottenibile dal moderno orologio atomico al cesio (il tipo più comune) è migliore di un secondo ogni milione di anni. L'orologio atomico dell'idrogeno mostra una precisione migliore a breve termine (una settimana), circa 10 volte la precisione di un orologio atomico al cesio. Pertanto, l'orologio atomico ha aumentato la precisione della misurazione del tempo di circa un milione di volte rispetto alle misurazioni effettuate mediante tecniche astronomiche.

Synchonising ad un orologio atomico

Il modo più semplice per sincronizzare un orologio atomico è usare a server NTP dedicato. Questi dispositivi riceveranno il segnale di orologio GPS ataomico o le onde radio da luoghi come NIST o NPL.

Ricevitore orologio atomico MSF

Il segnale radio di controllo per il Laboratorio Nazionale di FisicaL'orologio atomico viene trasmesso sul segnale MSN 60kHz tramite il trasmettitore di Cumbria Anthorn, gestito da British Telecom. Questo segnale orario dell'orologio atomico radio dovrebbe avere una gamma di miglia 1,500 km o 937.5. Tutte le isole britanniche sono ovviamente all'interno di questo raggio.
Il ruolo del National Physical Laboratory come detentore degli standard temporali nazionali è quello di garantire che il termine del Regno Unito concorda con il tempo universale coordinato (UTC) ai massimi livelli di accuratezza e di rendere il tempo disponibile in tutto il Regno Unito. Ad esempio, MSF (MSF è il segnale di chiamata a tre lettere per identificare la sorgente del segnale) trasmette via radio il segnale orario, il trading azionario elettronico, gli orologi nella maggior parte delle stazioni ferroviarie e l'orologio parlante di BT.

Orologio atomico DCF ricevitore

Il segnale radio di controllo per l'orologio tedesco viene trasmesso tramite l'onda lunga dal trasmettitore DCF 77kHz al Mainflinger, vicino a Dieburg, alcuni 25 km a sud-est di Francoforte - il trasmettitore degli standard nazionali del tempo tedeschi. È simile nel funzionamento al trasmettitore Cumbria, tuttavia ci sono due antenne (antenne radio) in modo che il segnale orario dell'orologio radio radio possa essere mantenuto in ogni momento.

L'onda lunga è la frequenza radio preferita per la trasmissione di segnali binari di codici temporali dell'orologio atomico radio, poiché si comporta in modo più coerente nella parte inferiore stabile della ionosfera. Questo perché il segnale a onda lunga che trasporta il timecode sul tuo segnatempo viaggia in due modi; direttamente e indirettamente. Tra 700 km (miglia 437.5) a 900 km (miglia 562.5) di ciascun trasmettitore, l'onda portante può spostarsi direttamente sul segnatempo. Il segnale radio raggiunge anche l'orologio tramite il rimbalzo dalla parte inferiore della ionosfera. Durante le ore diurne, una parte della ionosfera chiamata "strato D" ad un'altitudine di alcuni 70 km (43.75 miglia) è responsabile della riflessione del segnale radio a onde lunghe. Durante le ore di oscurità quando le radiazioni del sole non agiscono dall'esterno dell'atmosfera, questo strato sale ad un'altitudine di alcuni 90 km (56.25 miglia) diventando lo "strato E" nel processo. La semplice trigonometria mostrerà che i segnali così riflessi viaggeranno ulteriormente.

Una gran parte dell'area dell'Unione europea è coperta da questo trasmettitore che facilita il ricevimento per coloro che viaggiano molto in Europa. L'orologio tedesco è impostato su Central European Time - un'ora prima del tempo del Regno Unito, in seguito a una decisione intergovernativa, dall'22nd di ottobre, 1995, l'ora del Regno Unito sarà sempre 1 ora in meno dell'ora europea, con il Regno Unito e l'Europa continentale che avanza e ritardare gli orologi allo stesso "tempo".

WVVB atomic clock ricevitore

Un sistema di orologio atomico radio è disponibile in Nord America, istituito e gestito da NIST - l'Istituto nazionale degli standard e della tecnologia, con sede a Fort Collins, in Colorado.

WWVB ha un'elevata potenza del trasmettitore (50,000 watt), un'antenna molto efficiente e una frequenza estremamente bassa (60,000 Hz). Per confronto, una tipica stazione radio AM trasmette ad una frequenza di 1,000,000 Hz. La combinazione di alta potenza e bassa frequenza fa sì che le onde radio di MSF rimbalzino molto, e questa singola stazione può quindi coprire tutti gli Stati Uniti continentali e gran parte del Canada e dell'America Centrale.

La radio orologio atomico i codici temporali vengono inviati da WWVB utilizzando uno dei sistemi più semplici possibili e con una velocità di trasmissione dati molto bassa di un bit al secondo. Il segnale 60,000 Hz viene sempre trasmesso, ma ogni secondo viene significativamente ridotto in potenza per un periodo di 0.2, 0.5 o 0.8 secondi:

• 0.2 secondi di potenza ridotta indica uno zero binario • 0.5 secondi di potenza ridotta sono binari. • 0.8 secondi di potenza ridotta è un separatore.

Il codice temporale viene inviato in formato BCD (codice binario decimale) e indica i minuti, le ore, il giorno dell'anno e l'anno, insieme alle informazioni sull'ora legale e sugli anni bisestili. Il tempo viene trasmesso usando i bit 53 e i separatori 7, e quindi richiede 60 secondi per trasmettere.

Un orologio o un orologio può contenere un'antenna e un ricevitore di radio atomica estremamente piccoli e relativamente semplici per decodificare le informazioni nel segnale e impostare il tempo di orologio atomico in modo accurato. Tutto ciò che devi fare è impostare il fuso orario e l'orologio atomico visualizzerà l'ora corretta.

NTP dipende da un clock di riferimento e da tutti gli orologi sul Rete NTP sono sincronizzati a quel tempo. È quindi fondamentale che l'orologio di riferimento sia il più accurato possibile. Gli orologi più accurati sono orologi atomici. Questi dispositivi di laboratorio di fisica di grandi dimensioni possono mantenere un tempo preciso per milioni di anni senza perdere un secondo.

An Server NTP riceverà il tempo da un orologio atomico o da Internet, dalla rete GPS o dalle trasmissioni radio. Nell'utilizzare un orologio atomico come riferimento, una rete NTP sarà precisa entro pochi millisecondi della scala cronologica globale del mondo UTC (Coordinated Universal Time).

NTP è un sistema gerarchico. Quanto più un dispositivo è vicino all'orologio di riferimento, tanto più alto è lo strato NTP. Un orologio di riferimento dell'orologio atomico è un dispositivo 0 a strato e a Server NTP che riceve il tempo da esso è un dispositivo 1 stratificato, i client del server NTP sono dispositivi 2 stratum e così via.

A causa di questo sistema gerarchico, i dispositivi più in basso degli strati possono anche essere usati come riferimento che consente alle grandi reti di funzionare mentre sono collegati a un solo NTP time server.

NTP è un protocollo che è fault tolerant. NTP controlla gli errori e può elaborare più fonti di tempo e il protocollo selezionerà automaticamente il migliore. Anche quando un orologio di riferimento è temporaneamente non disponibile, NTP può utilizzare le misurazioni del passato per stimare l'ora corrente.

Scoprire che tempo è, è qualcosa che tutti diamo per scontato. Orologi sono ovunque e un'occhiata a un orologio da polso, una torre dell'orologio, uno schermo di computer o persino un forno a microonde ci diranno che ore sono. Tuttavia, dire che il tempo non è sempre stato così facile.

Gli orologi non arrivarono fino al Medioevo e la loro accuratezza fu incredibilmente scarsa. L'accuratezza della precisione temporale non è arrivata fino a dopo l'arrivo dell'orologio elettronico nel diciannovesimo secolo. Tuttavia, molte delle tecnologie e applicazioni moderne che diamo per scontate nel mondo moderno come la navigazione satellitare, il controllo del traffico aereo e il commercio via Internet richiedono una precisione e un'accuratezza superiori a quelle di un orologio elettronico.

Gli orologi atomici sono di gran lunga i dispositivi più precisi che indicano il tempo. Sono così precisi che la scala cronologica globale che si basa su di loro (Coordinated Universal Time) deve essere occasionalmente regolato per tenere conto del rallentamento della rotazione terrestre. Queste regolazioni assumono la forma di secondi aggiuntivi conosciuti come secondi bisestili.

L'accuratezza dell'orologio atomico è così precisa che neanche un secondo di tempo è perso in oltre un milione di anni mentre un orologio elettronico a confronto perderà un secondo in una settimana.

Ma questa precisione è davvero necessaria? Quando si considerano tecnologie come il posizionamento globale, la risposta è sì. I sistemi di navigazione satellitare come il GPS funzionano triangolando i segnali temporali generati dagli orologi atomici a bordo dei satelliti. Poiché questi segnali vengono trasmessi alla velocità della luce, percorrono quasi 100,000 km al secondo. Qualsiasi inesattezza nell'orologio di un millesimo di secondo potrebbe vedere le informazioni di posizionamento in miglia.

Le reti di computer che devono comunicare tra loro in tutto il mondo devono garantire che siano in esecuzione non solo in tempo preciso ma anche sincronizzate tra loro. Qualsiasi transazione condotta su reti senza sincronizzazione può causare tutti i tipi di errori.

Forte il suo motivo per cui le reti di computer usano NTP (Network Time Protocol) e Network Time Server spesso indicato come un Server NTP. Questi dispositivi ricevono un segnale di temporizzazione da un orologio atomico e lo distribuiscono tra una rete in modo da garantire una rete il più precisa e precisa possibile.

Quindi hai deciso di sincronizzare la tua rete con UTC (Coordinated Universal Time), hai un time server che utilizza NTP (Network Time Protocol) ora l'unica cosa su cui decidere è dove ricevere il tempo da.

NTP server non generano tempo ricevono semplicemente un segnale sicuro da un orologio atomico ma è questo controllo costante del tempo che mantiene il Server NTP accurata e a sua volta la rete che sta sincronizzando.

Ricevere un segnale orario dell'orologio atomico è dove il server NTP ha il meglio. Esistono molte fonti di tempo UTC su Internet, ma queste non sono raccomandate per qualsiasi uso aziendale o ogni qualvolta la sicurezza è un problema dato che le fonti Internet di UTC sono esterne al firewall e possono compromettere la sicurezza - ne discuteremo più in dettaglio in futuro post.

Comunemente, ci sono due tipi di server del tempo. Ci sono quelli che ricevono una sorgente di orologio atomico dell'ora UTC dalle trasmissioni radio a onde lunghe o quelli che usano la rete GPS (Global Positioning System) come fonte.

Le trasmissioni radio a onde lunghe sono trasmesse da diversi laboratori nazionali di fisica. I segnali più comuni sono gli USA WWVB (trasmessi da NIST - National Institute for Standards and Time), il Regno Unito MSF (trasmesso dal Regno Unito Laboratorio Nazionale di Fisica) e il segnale tedesco DCF (trasmesso dal laboratorio nazionale tedesco di fisica).

Non tutti i paesi producono questi segnali orari e i segnali sono vulnerabili alle interferenze derivanti dalla topografia. Tuttavia, negli Stati Uniti il ​​segnale WWVB è ricevibile in molte aree del Nord America (incluso il Canada) anche se la potenza del segnale varia a seconda della geografia locale, come le montagne, ecc.

Il segnale GPS d'altra parte è disponibile letteralmente ovunque sul pianeta così come l'antenna GPS collegata al GPS server NTP può avere una visione chiara del cielo.

Entrambi i sistemi sono un metodo affidabile e accurato per l'ora UTC e l'utilizzo di entrambi consentirà la sincronizzazione di una rete di computer entro pochi millisecondi di UTC.

La precisione nel dire il tempo non è mai stata così importante come adesso. Ultra preciso orologi atomici sono la base di molte delle tecnologie e innovazioni del ventesimo secolo. Internet, navigazione satellitare, controllo del traffico aereo e operazioni bancarie globali sono solo alcune delle applicazioni che dipendono da un cronometraggio particolarmente accurato.

Il problema che abbiamo affrontato nell'età moderna è che la nostra comprensione esatta di che tempo è è cambiata tremendamente nel secolo scorso. In precedenza si pensava che il tempo fosse costante, immutabile e che avessimo viaggiato avanti nel tempo alla stessa velocità.

Anche misurare il trascorrere del tempo era semplice. Ogni giorno, governato dalla rivoluzione della Terra, era diviso in uguali quantità 24 - l'ora. Tuttavia, dopo le scoperte di Einstein nel secolo scorso, fu presto scoperto che il tempo non era affatto costante e poteva variare per osservatori diversi in quanto la velocità e persino la gravità possono rallentarlo.

Man mano che il nostro cronometraggio diventava più preciso, un altro problema divenne evidente e quello era il vecchio metodo di tenere traccia del tempo, usando la rotazione della Terra, non era un metodo accurato.

A causa dell'influenza gravitazionale della Luna nei nostri oceani, la rotazione della Terra è sporadica, a volte non all'altezza della giornata 24 e talvolta a lunga durata.

Gli orologi atomici sono stati sviluppati per cercare di mantenere il tempo il più preciso possibile. Funzionano usando le oscillazioni immutabili dell'elettrone di un atomo mentre cambiano l'orbita. Questo "ticchettio" di un atomo si verifica oltre nove miliardi di volte al secondo negli atomi di cesio che li rende una base ideale per un orologio.

Questo tempo di orologio atomico ultra preciso (conosciuto ufficialmente come International Atomic Time - TAI) è la base per il calendario ufficiale mondiale, anche se a causa della necessità di mantenere il calendario in parallelo con la rotazione della Terra (importante quando si tratta di corpi terrestri extra come oggetti astronomici o anche satelliti) i secondi di addizione, noti come secondo intercalare, vengono aggiunti al TAI, questa scala temporale alterata è nota come UTC - Coordinated Universal Time.

UTC è la scala temporale utilizzata dalle aziende, dall'industria e dai governi di tutto il mondo. Poiché è governato da orologi atomici, significa che tutto il mondo può comunicare usando la stessa scala temporale, regolata dagli orologi atomici ultra-precisi. Le reti di computer in tutto il mondo ricevono questa volta utilizzando NTP server (Network Time Protocol) assicurando che tutti abbiano lo stesso tempo entro pochi millisecondi.

Network Time Protocol (NTP) è uno dei protocolli più vecchi di Internet ancora utilizzati. Inventato dal dott. David Mills dell'Università del Delaware è in uso da 1985. NTP è un protocollo progettato per sincronizzare gli orologi su computer e reti attraverso Internet o reti locali (LAN).

NTP (versione 4) in grado di mantenere il tempo su Internet pubblico per pochi millisecondi 10 (1 / 100th di secondo) e può eseguire anche meglio su LAN con precisioni di 200 microsecondi (1 / 5000th di secondo) in condizioni ideali.

NTP opera all'interno della suite TCP / IP e si basa su UDP, una forma meno complessa di NTP esiste chiamato Simple Network Time Protocol (SNTP) che non richiede la memorizzazione di informazioni su comunicazioni precedenti, necessari per NTP. Viene utilizzato in alcuni dispositivi e applicazioni dove elevata accuratezza di temporizzazione non è importante.

La sincronizzazione dell'ora con NTP è relativamente semplice, sincronizza il tempo con riferimento a una sorgente di clock affidabile. Questa fonte potrebbe essere relativa (all'orologio interno di un computer o all'orologio dell'orologio da polso) o assoluta (A UTC - Universal Coordinated Time - all'origine dell'orologio che è accurata come è umanamente possibile).

Gli orologi atomici sono i dispositivi di cronometraggio più assoluti. Essi funzionano sul principio che l'atomo, cesio-133, ha un numero esatto di cicli di radiazioni ogni secondo (9,192,631,770). Questo è dimostrato così accurata Sistema internazionale di unità (SI) e 'stato definito il secondo come la durata dei cicli di radiazione 9,192,631,770 dell'atomo di cesio-133.

Tuttavia, gli orologi atomici sono estremamente costosi e sono in genere solo per essere trovato in laboratori di fisica su larga scala. Tuttavia, NTP possibile sincronizzare le reti ad un orologio atomico utilizzando il Global Positioning System (GPS) o una trasmissione radio specialista.

Il più diffuso è il sistema GPS che consiste di un numero di satelliti che forniscono accurate informazioni di posizionamento e la posizione. Ogni satellite GPS può farlo solo utilizzando un orologio atomico, che a sua volta può essere può essere utilizzato come riferimento temporale.

Un ricevitore GPS tipico in grado di fornire informazioni di temporizzazione entro pochi nanosecondi di UTC finché c'è un'antenna situata con una buona vista del cielo.

Ci sono anche una serie di trasmissioni radio nazionali di tempo e frequenza che possono essere utilizzate per sincronizzare un server NTP. In Gran Bretagna il segnale (chiamato MSF) è trasmesso dal National Physics Laboratory in Cumbria che funge da riferimento temporale nazionale del Regno Unito, ci sono anche sistemi simili in Colorado, Stati Uniti (WWVB) e Francoforte, in Germania (DCF-77). Questi segnali forniscono all'ora UTC una precisione di microsecondi 100, tuttavia il segnale radio ha una portata limitata ed è vulnerabile alle interferenze.

La distanza dal clock di riferimento è noto come i livelli di falda ed esistono per prevenire cicli nel NTP. Stratum 0, sono dispositivi come orologi atomici collegati direttamente ad un computer. Stratum 1, sono computer collegati alla falda dispositivi 0, mentre Stratum 2 sono i computer che inviano le richieste ai server NTP Stratum 1. NTP può supportare fino a 256 strati.

Tutte le versioni di Microsoft Windows da 2000 includono il servizio Ora di Windows (w32time.exe) che ha la possibilità di sincronizzare l'orologio del computer con un server NTP (o un server SNTP - una versione semplificata di NTP). Molti sistemi operativi basati su LINUX e UNIX hanno anche una versione di NTP ma il codice sorgente è scaricabile gratuitamente (versione corrente 4.2.4) sul sito Web NTP (ntp.org).

È vivamente consigliato da Microsoft e altri, che si debba utilizzare il timing basato sull'esterno piuttosto che basato su Internet, in quanto questi non possono essere autenticati. Sono disponibili time server NTP specializzati in grado di sincronizzare l'ora sulle reti utilizzando il segnale MSF (o equivalente) o GPS.

Gli orologi atomici sono noti per essere precisi. La maggior parte delle persone potrebbe non averne mai visto uno, ma probabilmente sanno che gli orologi atomici mantengono un tempo altamente preciso. In effetti, l'orologio atomico moderno manterrà un tempo preciso e non perderà un secondo in cento milioni di anni.

Questa quantità di precisione può sembrare eccessiva, ma una moltitudine di moderne tecnologie si basano su orologi atomici e richiedono un così alto livello di precisione. Un esempio perfetto sono i sistemi di navigazione satellitare ora presenti nella maggior parte delle auto. Il GPS dipende dagli orologi atomici perché i segnali satellitari utilizzati nella triangolazione viaggiano alla velocità della luce che in un solo secondo può coprire quasi 100,000 km.

Quindi si può vedere come alcune moderne tecnologie si basano su questo cronometraggio ultra preciso da orologi atomici ma il loro uso non si ferma qui. Gli orologi atomici regolano la scala cronologica globale UTC (Coordinated Universal Time) e possono anche essere utilizzati per sincronizzare anche le reti di computer.

Può sembrare estremo usare questa precisione di nanosecondi per sincronizzare anche le reti di computer, ma tutte le transazioni time sensitive sono condotte su Internet con scambi come la borsa dove i prezzi possono scendere o salire ogni secondo si può vedere perché gli orologi atomici sono Usato.

Per ricevere il tempo da un orologio atomico dedicato Server NTP è il metodo più sicuro e accurato. Questi dispositivi ricevono un segnale orario trasmesso da entrambi gli orologi atomici dai laboratori nazionali di fisica o direttamente dagli orologi atomici a bordo dei satelliti GPS.

Usando un dedicato Server NTP una rete di computer sarà più sicura e siccome è sincronizzata con l'UTC (la scala cronologica globale) sarà in effetti sincronizzata con ogni altra rete di computer utilizzando un server NTP.

La Server NTP GPS è un dispositivo dedicato che utilizza il segnale orario dalla rete GPS (Global Positioning System). Il GPS è ora uno strumento comune per gli automobilisti con dispositivi di navigazione satellitare montati sulla maggior parte delle auto nuove. Ma il GPS è molto più di un semplice aiuto per il posizionamento, nel cuore stesso della rete GPS orologi atomici che si trovano all'interno di ciascun satellite GPS.

Il sistema GPS funziona trasmettendo il tempo da questi orologi insieme alla posizione e alla velocità del satellite. Un ricevitore satellitare di navigazione funzionerà quando riceverà questa volta quanto tempo ci è voluto per arrivare e quindi quanto lontano ha viaggiato il segnale. Usando tre o più di questi segnali, il dispositivo di navigazione satellitare può funzionare esattamente dove si trova.

Il GPS può farlo solo a causa degli orologi atomici che usa per trasmettere i segnali orari. Questi segnali orari viaggiano, come tutti i segnali radio, alla velocità della luce, quindi un'accuratezza di solo 1 millisecondo (1 / 1000 di un secondo) potrebbe portare alla navigazione satellitare quasi a chilometri di 300.

Poiché questi orologi devono essere così precisi, costituiscono una fonte ideale di tempo per a NTP time server. NTP (Network Time Protocol) è il software che distribuisce il tempo dal server del tempo alla rete. Ora GPS e UTC (Coordinated Universal Time) la scala temporale civile non è esattamente la stessa cosa ma sono base per la stessa tempistica, quindi NTP non ha problemi a convertirlo. Utilizzando un dedicato Server NTP GPS una rete può essere sincronizzata realisticamente in pochi millisecondi di UTC

La Orologio GPS è un altro termine spesso dato a a GPS ora del server. La rete GPS è composta da satelliti attivi 21 (e poche miglia 10,000 di riserva in orbita sopra la Terra e ogni satellite circonda la Terra due volte al giorno. Progettato per la navigazione satellitare, un ricevitore GPS ha bisogno di almeno tre satelliti per mantenere una posizione. Tuttavia, nel caso di un orologio GPS è richiesto solo un satellite, rendendo molto più facile ottenere un segnale affidabile.

Ogni satellite trasmette continuamente la propria posizione e un codice temporale. Il time code è generato da un orologio atomico integrato ed è estremamente preciso, deve essere dato che questa informazione viene utilizzata dal ricevitore GPS per triangolare una posizione e se era solo a mezzo secondo dall'unità di navigazione satellitare sarebbe inaccurato da migliaia di miglia.

La maggior parte delle persone ha sentito parlare del orologio atomico e presumono di sapere che cosa si è, ma pochissime persone sanno quanto siano importanti gli orologi atomici per il funzionamento delle nostre vite quotidiane nel ventunesimo secolo.

Ci sono così tante tecnologie che dipendono dagli orologi atomici e senza molti dei compiti che diamo per scontati sarebbe impossibile. Controllo del traffico aereo, navigazione satellitare e trading via internet sono solo alcune delle applicazioni che fanno affidamento sulla cronometria ultra precisa di un orologio atomico.

Esattamente quello che orologio atomico è, è spesso frainteso. In termini semplici, un orologio atomico è un dispositivo che utilizza le oscillazioni degli atomi a diversi stati energetici per contare le zecche tra i secondi. Attualmente il cesio è l'atomo preferito perché ha più di 9 miliardi di zecche al secondo e poiché queste oscillazioni non cambiano, diventa un metodo molto accurato per mantenere il tempo.

Orologi atomici, nonostante quello che molti sostengono si trovano solo nei laboratori di fisica su larga scala come NPL (UK National Physical Laboratory) e NIST (National Institute of Standards and Time). Spesso le persone suggeriscono di avere un orologio atomico che controlla la loro rete di computer o che hanno un orologio atomico sul muro. Questo non è vero e ciò a cui le persone si riferiscono è che hanno un orologio o un server orario che riceve il tempo da un orologio atomico.

Dispositivi come il NTP time server spesso ricevono segnali di orologio atomico da luoghi come NIST o NPL via radio a onde lunghe. Un altro metodo per ricevere il tempo dagli orologi atomici è l'utilizzo della rete GPS (Global Positioning System).

La rete GPS e la navigazione satellitare sono di fatto un buon esempio del perché sinconizzazione dell'orologio atomico è molto necessario con un così alto livello di precisione. I moderni orologi atomici come quelli trovati al NIST, NPL e all'interno di satelliti GPS orbitanti sono precisi in un secondo ogni 100 milioni di anni o giù di lì. Questa precisione è fondamentale quando si esamina come funziona un sistema di navigazione satellitare GPS per auto.

Un sistema GPS funziona triangolando i segnali temporali inviati da tre o più satelliti GPS separati e i loro orologi atomici integrati. Poiché questi segnali viaggiano alla velocità della luce (quasi 100,000km al secondo), un'accuratezza di anche un intero millisecondo potrebbe far uscire le informazioni di navigazione dai chilometri 100.

Questo livello elevato di accuratezza è richiesto anche per tecnologie come il controllo del traffico aereo che garantisce che i nostri cieli affollati restino al sicuro ed è addirittura fondamentale per molte transazioni su Internet come il trading di derivati ​​dove il valore può salire e scendere ogni secondo.