Dari navigasi satelit ke NTP server masa, jam atom digunakan di seluruh dunia.

Kami semua digunakan untuk jam tangan dan jam kami yang berjalan satu atau dua minit dengan cepat atau lambat. Walau bagaimanapun, minit ganjil tidak menjejaskan kehidupan kita terlalu banyak dan kita boleh mendapatkannya. Walau bagaimanapun, bagi sesetengah teknologi dan aplikasi, tahap ketepatan yang lebih tinggi diperlukan. Jam atom adalah peranti penyimpanan masa yang paling tepat di dunia. Mereka dicipta lebih dari lima puluh tahun yang lalu apabila didapati bahawa ayunan beberapa atom tertentu pada tahap tenaga tertentu tidak pernah diubah dan bergetar pada frekuensi tinggi (melebihi 9 trilion kali setiap saat untuk sesium).

Jam atom moden begitu tepat, mereka tidak akan kehilangan sebanyak sejam dalam 100 juta tahun tetapi siapa di bumi memerlukan ketepatan yang begitu? Jam atom menyediakan asas bagi banyak aplikasi dan teknologi moden dan juga membantu dalam pemahaman kita tentang alam semesta fizikal.

Jam atom membentuk asas sistem navigasi satelit GPS yang kami gunakan di dalam kereta kami. Isyarat dari jam atom di atas satelit adalah apa yang digunakan untuk mengukur kedudukan tepat. Ia hanya dilakukan kerana sifat isyarat masa yang sangat tepat. Ketidakseimbangan satu kali a jam GPS boleh melihat maklumat yang dikeluarkan oleh 100,000 km kerana cahaya boleh bergerak sejauh ini pada masa itu.

Jam atom juga telah digunakan sebagai kaedah ujian teori oleh Einstein dan yang lain. Menggunakan jam atom kita dapat mengukur graviti secara tepat dan cara ia mempengaruhi masa. Jam moden adalah begitu tepat sehingga saintis juga dapat mengukur perbezaan graviti (dan oleh itu masa) pada setiap inci seterusnya di atas permukaan bumi. Mereka juga boleh digunakan untuk mengukur proses perlahan seperti drift benua atau sedikit perubahan putaran bumi.

Aplikasi lain di mana ketepatan adalah penting juga bergantung kepada jam atom seperti kawalan trafik udara di mana sifat yang tepat membolehkan pengawasan trafik udara yang selamat. Sistem lalu lintas jalan seperti lampu isyarat semakin meningkat menggunakan pelayan masa disambungkan kepada jam atom untuk memastikan penyegerakan sempurna. Malah internet bergantung pada jam atom, terutamanya apabila ia digunakan untuk transaksi sensitif masa seperti perbankan, perdagangan dalam saham dan saham dan juga tempahan tempat duduk dalam talian. Tanpa ketepatan dalam masa maka aplikasi seperti ini tidak akan mungkin kerana terlalu banyak kesalahan yang dapat terjadi seperti kerusi berlipat ganda, saham yang dijual sebelum dibeli.

Jaringan komputer menyegerakkan kepada jam atom dengan menggunakan pelayan masa rangkaian. Selalunya peranti ini menggunakannya protokol NTP dan menerima masa jam atom daripada sama ada sistem GPS atau penghantaran radio. Pelayan masa NTP memantau dan menyesuaikan semua jam pada peranti pada rangkaian komputer untuk menyesuaikan masa jam atom.

Pelayan masa NTP adalah peralatan yang salah difahami. Mereka adalah peranti yang agak mudah dalam erti kata bahawa ia digunakan untuk tujuan penyegerakan masa, menerima sumber luar masa yang kemudiannya diedarkan di seluruh rangkaian komputer menggunakan NTP (Protokol Masa Rangkaian).

Walau bagaimanapun, dengan pelbagai pelayan masa 'percuma' yang terdapat di internet banyak pentadbir rangkaian mengambil keputusan bahawa pelayan masa NTP tidak diperlukan sekeping peralatan dan rangkaian mereka boleh melakukannya tanpa ia. Walau bagaimanapun, terdapat sejumlah besar perangkap dalam bergantung pada internet sebagai rujukan masa; Makmal fizik Microsoft dan Amerika Syarikat NIST (Institut Standard dan Masa Kebangsaan) sangat mengesyorkan pelayan masa NTP luaran bukannya penyedia internet.

Inilah yang microsoft berkata:
"Kami sangat mengesyorkan anda mengkonfigurasi Server Masa yang berwibawa untuk mengumpul masa dari sumber perkakasan. Apabila anda mengkonfigurasi Server Masa yang berwibawa untuk menyegerakkan dengan sumber waktu Internet, tidak ada pengesahan. "

Pengesahan adalah langkah keselamatan yang dilaksanakan oleh NTP untuk memastikan bahawa isyarat masa yang dihantar berasal dari tempat ia mengaku berasal. Dengan kata lain pengesahan adalah barisan pertama pertahanan dalam melindungi terhadap pengguna yang berniat jahat. Terdapat masalah keselamatan lain juga dengan menggunakan internet sebagai sumber masa sebagai komunikasi dengan sumber waktu internet akan memerlukan port TCP / IP dibiarkan terbuka dalam firewall ini juga dapat dimanipulasi oleh pengguna yang berniat jahat.

NIST juga mengenali kepentingan pelayan waktu NTP sistem untuk pencegahan dan pengesanan ancaman keselamatan dalam Panduan mereka ke Pengurusan Log Keselamatan Komputer yang mereka cadangkan:
"Organisasi perlu menggunakan teknologi penyegerakan masa seperti pelayan Rangkaian Masa Protokol (NTP) apabila mungkin untuk memastikan jam sumber log konsisten antara satu sama lain."

Penyegerakan masa adalah penting untuk banyak aplikasi yang kita lakukan di internet pada hari ini; perbankan internet, tempahan dalam talian dan juga lelongan dalam talian semuanya memerlukan penyegerakan masa rangkaian.

Gagal memastikan pelayan mereka disegerakkan secukupnya bermakna banyak aplikasi ini tidak mungkin dicapai; tempat duduk boleh dijual lebih daripada sekali, tawaran yang lebih rendah boleh memenangi lelongan internet dan mungkin akan menarik balik simpanan nyawa anda dari bank dua kali jika mereka tidak mempunyai penyesuaian yang mencukupi (baik bagi anda bukan untuk bank).

Malah rangkaian komputer yang pada masa itu tidak bergantung pada transaksi sensitif masa juga perlu disegerakkan secukupnya kerana ia mungkin hampir mustahil untuk menjejaki kesilapan atau melindungi sistem dari serangan berniat jahat jika cap waktu pada berbeza pada pelbagai mesin pada rangkaian .

Banyak organisasi memilih untuk menggunakannya pelayan masa internet sebagai sumber UTC (Waktu Bersama Selaras) - jam atom dikendalikan pada skala masa global. Walaupun terdapat banyak masalah keselamatan dalam berbuat demikian seperti meninggalkan lubang di firewall untuk berkomunikasi dengan pelayan masa dan tidak mempunyai sebarang pengesahan untuk protokol penyegerakan masa NTP (Network Time Protocol).

Walau bagaimanapun, dengan mengatakan bahawa banyak pentadbir rangkaian masih memilih untuk menggunakan pelayan masa dalam talian sebagai sumber UTC tanpa mengira implikasi keselamatan walaupun ada isu lain yang perlu diketahui oleh pentadbir. Di internet terdapat dua jenis pelayan masa - lapisan 1 dan lapisan 2. Server Stratum 1 menerima isyarat masa langsung dari jam atom sementara pelayan 2 lapisan menerima isyarat masa dari pelayan 1 lapisan. Kebanyakan pelayan internet 1 ditutup - tidak tersedia untuk kebanyakan pentadbir dan mungkin ada kekurangan dalam ketepatan dalam menggunakan pelayan 2 lapisan.

Untuk maklumat masa yang paling tepat, selamat dan tepat pelayan masa NTP luaran adalah pilihan terbaik kerana ini adalah peranti 1 stratum yang boleh menyegerakkan beratus-ratus mesin pada rangkaian ke masa UTC yang sama.

Mengukur masa berlalu telah menjadi tumpuan manusia sejak awal peradaban. Secara beransur-ansur, masa mengukur melibatkan menggunakan beberapa bentuk kitaran berulang untuk mengetahui berapa banyak masa yang telah berlalu. Secara tradisinya kitaran berulang ini telah didasarkan pada pergerakan langit seperti hari sebagai revolusi Bumi, sebulan menjadi orbit seluruh bumi oleh bulan dan satu tahun menjadi orbit bumi matahari.

Memandangkan teknologi kami berkembang, kami dapat mengukur masa dalam kenaikan yang lebih kecil dan lebih kecil daripada jam tangan yang membolehkan kami menghitung jam, jam mekanikal yang membolehkan kami memantau minit, jam elektronik yang membolehkan untuk pertama kali merekodkan detik ke saat yang tepat umur jam atom di mana masa boleh diukur ke nanodetik.

Dengan kemajuan dalam kronologi yang telah membawa kepada teknologi seperti Jam NTP, pelayan jam, jam atom, satelit GPS dan komunikasi global moden, datang dengan satu lagi teka-teki: ketika memulakan hari dan kapan ia selesai.

Kebanyakan orang menganggap hari adalah jam 24 dan ia berjalan dari tengah malam hingga tengah malam. Walau bagaimanapun, jam atom telah mendedahkan kepada kita bahawa sehari bukan jam 24 dan sebenarnya panjang hari berbeza (dan sebenarnya bertambah secara beransur-ansur dari masa ke masa).

Selepas jam atom dikembangkan, terdapat panggilan daripada banyak sektor untuk menghasilkan skala masa global. Yang menggunakan ultra sifat tepat jam atom untuk mengukur lulusnya tetapi juga satu yang mengambil kira putaran Bumi. Gagal untuk mengambil kira sifat berubah dari satu hari akan bermakna mana-mana skala masa statik akhirnya akan hanyut dengan hari perlahan-lahan hanyut ke dalam malam.

Untuk mengimbangi ini skala masa global dunia, yang dipanggil UTC (diselaraskan sejagat) mempunyai tambahan detik ditambah (detik lompat) untuk memastikan bahawa tiada drift. Masa UTC dijaga oleh buruj atom jam c dan dimanfaatkan oleh moden teknologi seperti pelayan masa NTP yang memastikan rangkaian komputer semuanya berjalan tepat pada masa yang tepat.

Berikutan kejayaan penyelidik Denmark bekerja bersempena dengan NIST (Institut Kebangsaan untuk Piawaian dan Masa), yang melancarkan jam atom dunia yang paling tepat pada awal tahun ini; Saintis Jerman telah memasuki perlumbaan untuk membina jam tangan yang paling tepat di dunia.

Penyelidik di Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) di Jerman menggunakan kaedah spektroskopi baru untuk menyiasat sistem atom dan molekul dan berharap dapat mengembangkan jam berdasarkan atom aluminium tunggal.

jambatan jam atom digunakan untuk navigasi satelit (GPS), sebagai rujukan untuk rangkaian komputer Pelayan NTP dan kawalan lalu lintas udara secara tradisinya berdasarkan pada atom sesium. Walau bagaimanapun, generasi jam atom yang akan datang, seperti yang diperkenalkan oleh NIST yang dikatakan tepat dalam masa sejam setiap juta tahun 300, menggunakan atom dari bahan lain seperti strontium yang dikatakan saintis boleh menjadi lebih tepat daripada sesium .

Para penyelidik di PTB memilih untuk menggunakan atom aluminium tunggal dan percaya bahawa mereka sedang dalam perjalanan untuk membangunkan jam paling tepat yang pernah ada dan percaya terdapat potensi besar bagi peranti sedemikian untuk membantu kita memahami beberapa aspek fizik yang lebih rumit.

Tanaman semasa jam atom membolehkan teknologi seperti navigasi satelit, kawalan lalu lintas udara dan penyegerakan masa rangkaian menggunakan Pelayan NTP tetapi dipercayai peningkatan ketepatan generasi jam atom yang akan datang boleh digunakan untuk mendedahkan beberapa sifat yang lebih enigmatic sains kuantum seperti teori rentetan.

Para penyelidik mendakwa jam baru akan memberikan ketepatan sedemikian sehingga mereka dapat mengukur perbezaan minit dalam graviti ke dalam setiap sentimeter di atas paras laut.

Mengatakan masa mungkin kelihatan seperti hari ini dengan bilangan peranti yang memaparkan masa kepada kami dan dengan ketepatan yang luar biasa peranti seperti jam atom dan pelayan masa rangkaian ia agak mudah untuk melihat bagaimana kronologi telah diambil untuk diberikan.

Ketepatan nanosekond yang menguasai teknologi seperti sistem GPS, kawalan lalu lintas udara dan Pelayan NTP sistem (Protokol Masa Rangkaian) adalah jauh dari potongan pertama yang dicipta dan dikuasakan oleh pergerakan matahari di seluruh langit.

Jam cepat matahari sebenarnya adalah jam sebenar yang pertama tetapi mereka jelas mengalami kelemahan mereka - seperti tidak bekerja pada waktu malam atau dalam cuaca mendung, bagaimanapun, dapat memberitahu masa ini secara tepat adalah inovasi lengkap untuk tamadun dan membantu masyarakat yang lebih berstruktur.

Walau bagaimanapun, bergantung kepada badan angkasa untuk menjejaki masa seperti yang telah kita lakukan selama beribu-ribu tahun, tidak akan terbukti menjadi asas yang boleh dipercayai untuk mengukur masa sebagaimana yang ditemui oleh ciptaan jam atom.

Sebelum jam atom, jam elektronik memberikan ketepatan tertinggi. Ini dicipta pada pergantian abad yang lalu dan sementara mereka banyak kali lebih dipercayai daripada jam mekanikal mereka masih hanyut dan akan kehilangan satu atau dua kali setiap minggu.

Jam elektronik yang digunakan dengan menggunakan ayunan (getaran di bawah tenaga) kristal seperti kuarza, bagaimanapun, jam atom menggunakan resonans atom individu seperti cesium yang begitu banyak getaran sesaat ia menjadikannya sangat tepat (jam atom moden tidak hanyut walaupun setiap saat 100 juta tahun).

Sebaik sahaja ketepatan masa jenis ini ditemui, ia menjadi jelas bahawa tradisi kita menggunakan putaran bumi sebagai cara untuk memberitahu masa tidak tepat seperti jam atom ini. Terima kasih kepada ketepatan mereka kemudiannya mendapati putaran Bumi tidak tepat dan akan perlahan dan mempercepatkan (dengan jumlah minima) setiap hari. Untuk mengimbangi ini UTC masa global global (Masa Universal yang diselaraskan) mempunyai tambahan saat ditambah satu atau dua kali setahun (Leap seconds).

Jam atom menyediakan asas UTC yang digunakan oleh ribuan Pelayan NTP untuk menyegerakkan rangkaian komputer.

Kronologi - kajian masa - telah menyediakan sains dan teknologi dengan beberapa inovasi dan kemungkinan yang luar biasa. Dari jam atom, Pelayan NTP dan sistem GPS, kronologi yang benar dan tepat telah mengubah bentuk dunia.

Masa dan cara ia dikira telah menjadi tumpuan umat manusia sejak tamadun terawal. Ahli kronologi awal menghabiskan masa mereka untuk menubuhkan kalendar tetapi ini membuktikan menjadi lebih rumit daripada yang dibayangkan dahulu terutamanya kerana bumi mengambil masa lebih daripada satu perempat hari lebih daripada hari-hari 365 untuk mengorbit matahari.

Menetapkan bilangan hari lompat yang betul adalah salah satu cabaran yang pertama dan memerlukan beberapa percubaan pada kalender sehingga kalendar Gregorian moden diterima pakai oleh dunia.

Apabila ia datang kepada masa pemantauan pada tahap yang lebih rendah, kemajuan besar dibuat oleh Galileo Galilei yang akan membina jam pendulum pertama jika hanya kematiannya tidak mengganggu rancangannya. Pendulums akhirnya dicipta oleh Christiaan Huygens dan menyediakan sekilas pertama yang tepat memantau masa sepanjang hari.

Langkah-langkah seterusnya dalam kronologi tidak dapat berlaku walaupun sehingga kita mempunyai pemahaman yang lebih baik mengenai masa itu sendiri. Newton (Sir Isaac) mempunyai idea pertama dan mempunyai masa tanggapan adalah mutlak "dan akan mengalir" sama "untuk semua pemerhati. Ini akan menjadi idea yang jelas kepada Newton kerana ramai di antara kita menganggap masa yang tidak berubah tetapi itu Einstein dalam teori relativiti khasnya yang mencadangkan bahawa pada hakikatnya masa itu tidak tetap dan akan berbeza kepada semua pemerhati.

Idea Einstein yang terbukti betul dan model masa dan ruangnya membuka jalan bagi banyak teknologi moden yang kita ambil hari ini seperti jam atom.

Walau bagaimanapun, kronologi tidak berhenti di situ, pengawal masa sentiasa mencari jalan untuk meningkatkan ketepatan dengan jam atom moden yang tepat sehingga mereka tidak akan kehilangan jutaan tahun yang lalu.

Terdapat tokoh penting lain dalam dunia kronologi moden juga. Profesor David Mills dari University of Delaware menyusun protokol dalam 1980 untuk menyegerakkan rangkaian komputer.

Protokol Masa Rangkaiannya (NTP) kini digunakan dalam sistem komputer dan rangkaian di seluruh dunia melalui pelayan masa NTP. A Pelayan NTP memastikan komputer di sisi bertentangan dunia dapat berjalan tepat pada masa yang sama.

Ia adalah salah satu markah tanah yang paling ikonik di dunia. Berdiri bangga di Parlimen, Big Ben meraikan ulang tahun 150nya. Namun walaupun hidup dalam usia jam atom dan pelayan masa NTP, ia adalah salah satu jam tangan yang paling banyak digunakan di dunia dengan beratus-ratus ribu orang London yang bergantung pada keributannya untuk menetapkan jam tangan mereka.

Big Ben sebenarnya adalah nama loceng utama di dalam jam yang mencipta perempat jam bersuara tetapi loceng tidak mula berbunyi apabila jam pertama dibina. Jam mula memelihara masa pada 31 Mei 1859, manakala loceng tidak menyerang buat kali pertama sehingga Julai 11.

Ada yang mendakwa belon belon dua belas dinamakan Sir Benjamin Hall Ketua Pesuruhjaya Kerja yang bekerja pada projek jam (dan dikatakan seorang lelaki yang lilitan besar). Lain-lain mendakwa loceng itu dinamakan selepas peninju kelas berat Ben Caunt yang berjuang di bawah Big Ben moniker.

Mekanisme jam lima ton berfungsi seperti jam tangan raksasa dan luka tiga kali seminggu. Ketepatannya jika ditala dengan menambahkan atau mengeluarkan duit lama pada pendulum yang agak jauh dari ketepatan jam atom moden dan Pelayan NTP sistem menjana dengan tepat ketepatan nanosecond.

Walaupun Big Ben dipercayai oleh puluhan ribu orang London untuk memberikan masa yang tepat, jam atom moden digunakan oleh berjuta-juta kita setiap hari tanpa menyedarinya. Jam atom adalah asas bagi sistem navigasi satelit GPS yang kita ada di dalam kereta kita dan mereka juga menyimpan internet yang disegerakkan dengan cara NTP server masa (Protokol Masa Rangkaian).

Mana-mana rangkaian komputer boleh disegerakkan ke jam atom dengan menggunakan khusus Pelayan NTP. Peranti ini menerima masa dari jam atom, sama ada melalui sistem GPS atau penghantaran radio pakar.

Senjata Nuklear, komputer, GPS, jam atom dan karbon dating - terdapat banyak lagi atom daripada yang anda fikirkan.

Sejak permulaan abad ke-20 manusia telah terobsesi dengan atom dan minutiae alam semesta kita. Sebahagian besar bahagian pertama abad yang lalu, manusia menjadi taksub dengan memanfaatkan kuasa tersembunyi atom, yang diturunkan kepada kita oleh karya Albert Einstein dan dimuktamadkan oleh Robert Oppenheimer.

Walau bagaimanapun, lebih banyak lagi penerokaan atom kita daripada senjata sahaja. Kajian atom (mekanik kuantum) telah menjadi asas kepada kebanyakan teknologi moden seperti komputer dan Internet. Ia juga berada di barisan hadapan kronologi - pengukuran masa.

Atom memainkan peranan penting dalam ramalan masa dan masa. Jam atom, yang digunakan di seluruh dunia oleh rangkaian komputer menggunakan Pelayan NTP dan sistem teknikal lain seperti kawalan trafik udara dan navigasi satelit.

Jam atom kerja dengan memantau ayunan kekerapan yang sangat tinggi atom individu (secara tradisional cesium) yang tidak pernah berubah pada keadaan tenaga tertentu. Oleh kerana atom cesium bergema selama 9 bilion kali setiap saat dan tidak mengubah frekuensi ia membuat m sangat tepat (kehilangan kurang dari satu saat setiap 100 juta tahun)

Tetapi atom juga boleh digunakan untuk bekerja bukan sahaja tepat dan tepat tetapi ia juga boleh digunakan dalam menentukan umur objek. Karbon dating adalah nama yang diberikan kepada kaedah ini yang mengukur kerosakan semula jadi atom karbon. Kita semua dibuat terutamanya dari karbon dan seperti unsur-unsur lain 'penghancuran karbon' dari masa ke masa di mana atom kehilangan tenaga dengan mengeluarkan zarah pengionan dan radiasi.

Dalam beberapa atom seperti uranium ini berlaku dengan sangat cepat, bagaimanapun, atom-atom lain seperti besi sangat stabil dan sangat merosot, sangat perlahan. Karbon, sementara ia mereput lebih cepat daripada besi masih lambat untuk kehilangan tenaga tetapi kehilangan tenaga tepat dari masa ke masa jadi dengan menganalisis atom karbon dan mengukur kekuatannya, ia dapat dipastikan dengan tepat apabila karbon terbentuk semula.

Berikutan laporan media baru-baru ini mengenai kekurangan pelaburan dalam Sistem Navigasi Global Global Amerika Syarikat - GPS (Global Positioning System) dan kegagalan berpotensi penerima navigasi pada tahun-tahun kebelakangan ini, pakar penyegerakan masa, Galleon Systems, ingin memastikan semua pelanggan mereka bahawa kegagalan GPS rangkaian tidak akan menjejaskan semasa Pelayan masa NTP GPS.

Laporan media baru-baru ini berikutan kajian oleh pejabat akauntabiliti kerajaan AS (GAO), yang menyimpulkan salah urus dan kekurangan pelaburan bermakna beberapa bilangan satelit operasi 31 mungkin jatuh ke bawah 24 pada masa-masa di 2011 dan 2012 yang akan menghalang ketepatannya.

Walau bagaimanapun, Makmal Fizikal Kebangsaan UK yakin bahawa sebarang masalah potensi kemudahan navigasi GPS tidak akan menjejaskan maklumat masa yang digunakan oleh Pelayan NTP GPS.

Jurucakap Makmal Fizikal Kebangsaan UK mengesahkan bahawa maklumat masa tidak akan terpengaruh oleh sebarang kemungkinan kegagalan satelit masa depan.

"Dianggarkan sebagai risiko 20% di 2011-2012 bilangan satelit dalam konstelasi GPS boleh jatuh di bawah 24 pada masa-masa.

"Jika itu berlaku, mungkin sedikit pengurangan kedudukan ketepatan penerima GPS pada beberapa masa, dan khususnya mereka mungkin mengambil masa yang lebih lama untuk mendapatkan pembetulan di beberapa lokasi ketika pertama kali dikuasai. Walau bagaimanapun, kesannya akan menjadi kemerosotan prestasi, dan bukannya menyelesaikan kegagalan untuk beroperasi.

"Penerima masa GPS tidak mungkin terjejas dengan ketara kerana, apabila ia menentukan kedudukannya apabila dihidupkan, setiap satelit yang diperhatikan menyediakannya dengan maklumat masa yang berguna. Pengurangan kecil dalam bilangan satelit yang sepatutnya tidak merendahkan prestasinya. "