I den här artikeln beskrivs atomklockans ursprung och funktion och hur de används för att synkronisera datornätverk över hela världen med hjälp av NTP-servrar.

I konventionella elektroniska klockor hålls tiden genom att köra en elektrisk ström genom en oscillator som producerar en repetitiv elektrisk signal, vilket styrs sedan av en kvartskristall för att hålla precision. Dessa kristalloscillatorer är mycket mer exakta än mekaniska klockor men kommer fortfarande att driva, kanske över en sekund i veckan.

För daglig användning är kristalloscillatorer ett bra sätt att hålla koll på tiden; I det dagliga livet i våra liv gör en sekund dock väldigt liten skillnad, eftersom ljus- eller radiovågor kan röra 300,000 miles på en sekund, vissa högteknologier som satellitnavigering eller global kommunikation kräver mycket mer noggrannhet att vara möjlig.

Atomklockor är en tidtagningsanordning som använder den kända atomresonansfrekvensen hos en atom för att hålla tiden. Den första riktigt korrekta klockan byggdes i 1955 vid National Physical Laboratory i Storbritannien och baserades på cesiumatomen -133 som oscillerar exakt 9,192,631,770 varje sekund.

Denna oscillation är faktiskt en repetitiv signal från mikrovågsstrålningen som avges av elektroner i en atom när de ändrar energinivåerna. Mycket av en atomur är utformad för att skapa rätt tillstånd för att orsaka och öka oscillationer.
Även om andra atomer kan användas, accepteras oscillationen (9,192,631,770 en sekund) av cesium-133-atomen nu av det internationella systemet av enheter som definitionen av en sekund.

Atomklockor är generellt mycket stora och utgör många högteknologiska apparater som dammsugare och kräver att hela team av forskare ska behålla och övervaka klockorna. Många av dem kompenserar för oönskade biverkningar som frekvenser av andra atomer i klockan och till och med gravitationsutvidgningen (där enligt Einsteins teorieklockor i olika höjder löper annorlunda på grund av skillnaderna i gravitationsfältet) Detta gör atomklockor starkt dyr.

Lyckligtvis sänder många stora nationella fysiska laboratorier radiotidssignaler från sina atomklockor som också kan användas för att synkronisera standard kristalloscillatorer.

Atomklockor är också grunden för GPS (Global Positioning System) eftersom varje satellit innehåller en atomur, eftersom exakt tid är integrerad för positionering (en position var som helst består av en riktning, en hastighet och en tid).
GPS-signaler kan också användas för att fånga en tidssignal. Detta är nu det vanligaste sättet att datornätverk behåller korrekt tid vilket också är viktigt i många kommunikationer och applikationer.

De flesta datanätverk använder en NTP-server (Network Time Protocol) för att synkronisera sina enheter till en atomtidssignal som mottas via GPS-nätverket.

En universell tidsplan, UTC (Koordinerad universell tid), har utvecklats baserat på tiden som atomklockor, TAI (International Atomic Time), berättar. UTC räknar med att jordens rotation saktas genom att lägga steghastigheter till TAI för att förhindra gradvis drift av natten till dag (även om det skulle ta 40,000 år eller så) och låter hela världen kommunicera med samma tidsskala.

Det här inlägget skrevs av Richard N Williams

Richard N Williams är en teknisk författare och en specialist i NTP-server och tid Synkronisering industrin. Richard N Williams på Google+