Noggrann tid är viktig för många organisationer, men att hålla exakt tid i en skola, kontor eller företag kan vara en utmaning. Standardklockor är inte lika pålitliga som de flesta tror. Ofta kommer batteridriven kvartsklockor att drifta, ibland med flera minuter i veckan, vilket påverkar människans tidsåtgång. (Mer ...)

Nätverkstid Protokoll (NTP) används som ett synkroniseringsverktyg av de flesta datanätverk. NTP distribuerar en enda källa runt ett nätverk och ser till att alla enheter körs i synkronisering med det. NTP är mycket exakt och kan hålla alla maskiner på ett nätverk inom några millisekunder av tidskällan. Men där den här kilden kommer från kan leda till problem med tidssynkronisering inom ett nätverk. (Mer ...)

De flesta av oss tror att vi vet vad tiden är. Vid en blick av våra armbandsur eller väggklockor, vi kan berätta vilken tid det är. Vi tror också att vi har en ganska bra uppfattning om hur snabbt tiden går framåt, en sekund, en minut, en timme eller en dag är ganska väldefinierade; Dessa tidsenheter är dock helt konstgjorda och är inte lika konstanta som vi kanske tror.

Tiden är ett abstrakt begrepp, medan vi kanske tror att det är detsamma för alla, påverkas tiden av dess interaktion med universum. Gravitet, till exempel, som Einstein observerat, har förmågan att förskjuta rymdtid som förändrar hastigheten i vilken tid som passerar och medan vi alla bor på samma planet under samma gravitationskrafter finns det subtila skillnader i hastigheten där tiden går.

Med hjälp av atomur kan forskare fastställa vilken effekt jordens gravitation har i tid. Den höga havsnivån är en atomur placerad, desto snabbare går det. Medan dessa skillnader är små visar dessa experiment klart att Einsteins postuleringar var korrekta.

Atomklockor har använts för att visa några av Einsteins övriga teorier om tid också. I hans relativitetsteorier hävdade Einstein att hastigheten är en annan faktor som påverkar hastigheten när som helst passerar. Genom att placera atomklockor på orbiting rymdskepp eller flygplan som färdas i snabb takt, varierar tiden som mäts av dessa klockor till klockor vänster statiska på jorden, en annan indikation på att Einstein hade rätt.

Före atomklockor var mätningstiden till sådana grader av noggrannhet omöjlig, men efter deras uppfinning i 1950-s, har inte Einsteins postuleringar visat sig rätt, men vi har också upptäckt några andra ovanliga aspekter på hur vi betraktar tiden.

Medan de flesta av oss tänker på en dag som 24-timmar, med varje dag lika långa, har atomklockor visat att varje dag varierar. Dessutom, atomur har också visat att jordens rotation gradvis saktar ner, vilket innebär att dagarna blir långsamt längre.

På grund av dessa förändringar i tid behöver världens globala tidsplan, UTC (Coordinated Universal Time) enstaka justeringar. Var sjätte månad eller så läggs steg sekunder för att säkerställa UTC-körningar i samma takt som en jorddag, som står för den gradvisa nedbromsningen av planetens spinn.

För tekniker som kräver höga noggrannhet redovisas dessa regelbundna tidsjusteringar av protokollet NTP (Network Time Protocol) så att ett datanätverk använder en NTP tidsserver är alltid hållet sant i UTC.

Byggandet av klocka, utformat för att berätta tiden för 10,000 år, pågår i Texas. Klockan, när den är byggd, kommer att stå över 60 meter lång och kommer att ha ett klockfönster nästan tre meter över.

Byggd av en ideell organisation, The Long Now Foundation, är klockan byggd så att den inte bara stannar kvar i 10,000-åren utan också fortfarande talar om tiden.

Består av ett 300kg-hjul och en 140kg-stålpendel, klockan klockas var tionde sekund och kommer att innehålla ett klocksystem som tillåter 3.65 miljoner unika chime-variationer-tillräckligt för 10,000 års användning.

Inspirerat av det gamla förflutna teknikprojektet, som Kinas Kinesiska mur och pyramiderna, som är konstruerade för att hålla, kommer klockans mekanism att innehålla toppmoderna material som inte kräver smörjning av service.

Men, som en mekanisk klocka, kommer Långklockan inte att vara mycket exakt och måste återställas för att undvika drift annars kommer tiden i 10,000 år inte att representera tiden på jorden.

Även atomklockor, världens mest korrekta klockor, kräver hjälp för att förhindra drift, inte för att klockorna i sig själva kan klocka i atomvatten förblir noggrann till en sekund i 100 miljoner år, men jordens rotation saktar.

Varje par år läggs en extra sekund till en dag. Dessa Leap Seconds infogas på UTC (Coordinated Universal Time) förhindra att tidsplanen och rörelsen av jorden slår ifrån varandra.

UTC är den globala tidsplanen som styr alla modern teknik från satellitnavigationssystem, flygkontroll och till och med datanätverk.

Medan atomklockor är dyra laboratoriebaserade maskiner, är det enkelt att ta emot tiden från en atomur, vilket bara kräver en NTP tidsserver (Network Time Protocol) som använder antingen GP eller radiofrekvenser för att plocka upp tidssignaler som distribueras av klockklockor. Installerat på ett nätverk och NTP tidsserver kan hålla enheter som körs inom några millisekunder av varandra och UTC.

Om du någonsin har försökt att hålla koll på tiden utan klocka eller klocka, inser du hur svår det kan vara. Om några timmar kan du komma inom en halvtimme av rätt tid, men exakt tid är väldigt svår att mäta utan någon form av kronologisk enhet.

Innan användningen av klockor var det oerhört svårt att hålla tiden, och till och med förlora spår av årens dagar blev det lätt att göra om du inte höll dig som daglig. Men utvecklingen av korrekta klockor tog lång tid, men flera viktiga steg i kronologien utvecklades vilket möjliggjorde närmare och närmare mätningar.

Idag, med fördel av atomur, NTP-servrar och GPS klocksystem, tiden kan övervakas till inom en miljard sekund (nanosekund), men den här typen av noggrannhet har tagit mänskligheten tusentals år för att uppnå.

Stonehenge-forntida tidsåtgång

Stonehenge

Utan möten för att behålla eller ett behov av att komma fram till arbetet i tid hade förhistorisk man lite behov av att känna till tiden på dagen. Men när jordbruket började, var det viktigt att veta när man planterade grödor för överlevnad. De första kronologiska enheterna, såsom Stonehenge, antas ha byggts för ett sådant ändamål.

Identifiering av årets längsta och kortaste dagar (solstifter) möjliggjorde tidiga bönder att beräkna när de skulle plantera sina grödor, och antagligen gav mycket andlig betydelse för sådana händelser.

solur

De gav de första försöken att hålla reda på tiden hela dagen. Den tidiga mannen insåg att solen rörde sig över himlen på vanliga vägar så att de använde det som en metod för kronologi. Sundials kom i alla möjliga former, från obeliskar som kastade stora skuggor till små prydnadsvaror.

mekanisk Clock

Det första sanna försöket att använda mekaniska klockor uppträdde i det trettonde århundradet. Dessa använda escapement mekanismer och vikter för att hålla tid, men noggrannheten i dessa tidiga klockor innebar att de skulle förlora över en timme om dagen.

Pendelur

Klockor blev först tillförlitliga och korrekta när pendlar började visas under sjuttonhundratalet. Medan de fortfarande skulle drifta, betydde pendulens svängande vikt att dessa klockor kunde hålla koll på de första minuterna, och sedan utvecklade sekunderna som teknik.

Elektroniska klockor

Elektroniska klockor med kvarts eller andra mineraler möjliggjorde noggrannhet på delar av en sekund och möjliggjorde nedskalning av korrekta klockor till armbandsurstorlek. Medan mekaniska klockor existerade skulle de drifta för mycket och krävde konstant lindning. Med elektroniska klockor uppnåddes för första gången sann krångelfri noggrannhet.

Atomur

Att hålla tid till tusentals, miljontals och till och med miljarder delar av en sekund kom när den första atomur anlände till 1950. Atomklockor var ännu mer exakta än jordens rotation så Leap Seconds behövde utvecklas för att säkerställa att den globala tiden baserad på atomur, koordinerad universell tid (UTC) matchade solens väg över himlen.

När du berättar för någon kommer du att vara en timme, tio minuter eller en dag, de flesta har en bra uppfattning hur länge de behöver vänta; Men inte alla har samma uppfattning om tid, och i själva verket har vissa människor ingen uppfattning om tid alls!

Forskare som studerar en nyupptäckt Amazonian stam har funnit att de inte har något abstrakt begrepp tid, enligt nyhetsrapporter.

Amondawa, som först kontaktades av omvärlden i 1986, känner igen händelser som uppträder i tid, känner inte igen tid som ett separat begrepp, utan de språkliga strukturerna som rör tid och rum.

Inte bara har Amondawa någon språklig förmåga att beskriva tiden, men begrepp som att arbeta hela natten skulle inte förstås eftersom tiden inte har någon mening för sina liv.

Medan de flesta av oss i västvärlden tenderar att leva dygnet runt, har vi alla i själva verket kontinuerliga olika perceptioner av tid. Har du någonsin lagt märke till hur tiden flyger när du har kul eller går väldigt långsamt under tider av tristess? Våra perceptioner kan variera kraftigt beroende på vilka aktiviteter vi gör.

Fighterpiloter, Formel One-förare och andra idrottsmän talar ofta om att "vara i zonen" där tiden saktar ner. Detta beror på den intensiva koncentrationen de sätter i sina strävanden, saktar ner sina uppfattningar.

Oavsett utifrån olika tidsperspektioner kan tiden själv förändras som Einsteins Speciella relativitetsteorin påvisas. Einstein föreslog att tyngdkraft och intensiva hastigheter kommer att förändra tiden, med stora planetmassor som vrider rymdtid sakta ner det, medan rymdresenärer i mycket höga hastigheter (nära ljusets hastighet) kan ta en resa som observatörer skulle tycka flera tusen år, men bara några sekunder till de som reser med sådana hastigheter.

Och om Einsteins teorier verkar förlorade, har den testats med hjälp av ultimata atomklockor. Atomklockor på flygplan som reser runt jorden, eller placeras längre bort från jordens omlopp, har små skillnader gentemot de som återstår på havsnivå eller stationärt på jorden.

Atomklockor är användbara verktyg för modern teknik och hjälper till att säkerställa att den globala tidsplanen, Universell samordnad tid (UTC), hålls så exakt och sant som möjligt. Och du behöver inte äga din egen tomt, så att ditt datanät hålls sant i UTC och är anslutet till en atomur. NTP-tidsservrar möjliggöra alla typer av teknik för att få en atomur signal och hålla så noggrann som möjligt. Du kan även köpa klockor ur klockan som kan ge dig den exakta tiden oavsett hur mycket dagen är "dra" eller "flyga".

Från armbandsur till atomklockor och NTP-tidsservrar, förståelse av tid har blivit avgörande för många moderna teknologier som satellitnavigering och global kommunikation.

Från tidens utvidgning till tyngdkraftseffekter i tid har tiden många konstiga och underbara fasetter som forskare bara börjar förstå och utnyttja. Här är några intressanta, konstiga och ovanliga fakta om tiden:

• Tiden är inte skild från rymden, men tiden förklarar vad Einstein kallade fyra dimensionell rymdtid. Rymdtid kan förvrängas av tyngdkraften, vilket innebär att tiden saktar ner desto större gravitationspåverkan. Tack vare atomur, tiden på jorden kan mätas vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. Det betyder att varje kropps fötter är yngre än huvudet när tiden går långsammare, desto lägre är marken du får.

• Tid påverkas också av hastighet. Den enda konstanten i universum är ljusets hastighet (i vakuum) som alltid är densamma. På grund av Einstins berömda relativitetsteorier som helst som reser nära ljusets hastighet skulle en resa till en observatör som hade tagit tusentals år gått inom några sekunder. Detta kallas tidsutvidgning.

• Det finns inget i modern fysik som förbjuder tidsresor både framåt och bakåt i tiden.

• Det finns 86400 sekunder på en dag, 600,000 på en vecka, mer än 2.6 miljoner i en månad och mer än 31 miljoner på ett år. Om du bor för att vara 70 år gammal så har du levt genom 5.5 miljarder sekunder.

• En nanosekund är en miljard sekund eller ungefär den tid det tar för lätt att resa runt 1-foten (30 cm).

• En dag är aldrig 24 timmar lång. Jordens rotation snabbar uppåt, vilket innebär att den globala tidsskala UTC (koordinerad universell tid) måste ha språng sekunder som läggs en eller två gånger per år. Dessa språng sekunder redovisas automatiskt i någon klocksynkronisering som använder NTP (Network Time Protocol) som a dedikerad NTP tidsserver.

"Sat-nav" har revolutionerat hur vi reser. Från taxichaufförer, kurirer och familjebilen till flygplan och tankar är satellitnavigationsanordningar nu monterade i nästan alla fordon eftersom det kommer från produktionslinjen. Även om GPS-system säkert har sina brister, har de också flera användningsområden. Navigering är bara en av de viktigaste användningarna av GPS men den är också anställd som en tidskälla för GPS NTP-tid servrar.

Att kunna peka ut platser från rymden har sparat otaliga liv såväl som att resa till okända destinationer utan problem. Satellitnavigering bygger på en konstellation av satelliter som kallas GNSS (Global Navigation Satellite Systems). För närvarande finns det bara en helt fungerande GNSS i världen som är den Global Positioning System (GPS).

GPS ägs och drivs av den amerikanska militären. Satelliterna sänder två signaler, en för den amerikanska militären och en för civilt bruk. Ursprungligen var GPS menat endast för de amerikanska väpnade styrkorna men efter en olycklig skottning av ett flygplan öppnade den amerikanska presidenten Ronald Reagan GPS-systemet till världens befolkning för att förhindra framtida tragedier.

GPS har en konstellation av över 30-satelliter. Vid varje tillfälle är minst fyra av dessa satelliter överliggande, vilket är det minsta antalet som krävs för noggrann navigering.

GPS-satelliterna har var och en ombord en atomklocka. Atomklockor använder resonansen hos en atom (vibrationen eller frekvensen vid vissa energitillstånd) vilket gör dem mycket noggranna och förlorar inte så mycket som en sekund i tid över en miljon år. Denna otroliga precision är det som gör satellitnavigering möjlig.

Satelliterna sänder en signal från den inbyggda klockan. Denna signal består av tid och position för satelliten. Denna signal strålas tillbaka till jorden där din bils sat nav hämtar den. Genom att ta reda på hur lång tid den här signalen tog för att nå bilen och triangulera fyra av dessa signaler kommer datorn i ditt GPS-system att träna exakt var du befinner dig i världen. (Fyra signaler används på grund av höjdförändringar - på en "platt" jord krävs endast tre).

GPS-system kan bara fungera på grund av atomklockans mycket exakta precision. Eftersom signalerna sänds med ljusets hastighet och noggrannheten i en millisekund (en tusen sekund) kan ändra positioneringsberäkningarna med 100 kilometer, eftersom ljuset kan röra sig nästan 100,00km varje sekund - nuvarande GPS-system är noggrannare än fem meter.

Atomklockorna ombord GPS-system används inte bara för navigering. Därför att atomklockor är så exakta GPS är en bra källa till tid. NTP-tidsservrar använder GPS signaler för att synkronisera datornät till. En NTP GPS-server kommer att få tidssignalen från GPS-satelliten och konvertera den sedan till UTC (Koordinerad universell tid) och distribuera den till alla enheter på ett nätverk som ger mycket korrekt tidssynkronisering.

Att mäta tidens gång har varit en uppmärksamhet hos människor sedan civilisationen började. I stor utsträckning innebär mätningstid att man använder någon form av repetitiv cykel för att se hur mycket tid som passerat. Traditionellt har denna repetitiva cykel varit baserad på himlens rörelse, som en dag som är en jordens revolution, en månad som en hel jordbana av månen och ett år som jordens kretslopp.

När vår teknik har utvecklats har vi kunnat mäta tiden i mindre och mindre steg från solvaror som gjorde det möjligt för oss att räkna timmarna, mekaniska klockor som lät oss övervaka minuterna. Elektroniska klockor som låter är för första gången noggrant inspelade sekunder till strömmen ålder av atomklockor där tiden kan mätas till nanosekunden.

Med framsteg i kronologi som har lett till tekniker som NTP klockor, tidsservrar, atomklockor, GPS-satelliter och modern global kommunikation, kommer med ett annat conundrum: när börjar en dag och när slutar den.

De flesta antar att en dag är 24 timmar lång och att den går från midnatt till midnatt. Klockor har dock visat för oss att en dag inte är 24 timmar och faktiskt varierar längden på en dag (och ökar faktiskt gradvis över tiden).

Efter att atomklockor hade utvecklats fanns det ett samtal från många sektorer för att komma fram till en global tidsplan. En som använder ultra exakt natur atomklockor att mäta dess passering men också en som tar hänsyn till jordens rotation. Att inte ta hänsyn till den dagliga längdens variabla karaktär skulle innebära att någon statisk tidsskala slutligen skulle drifta med dag sakta drivande till natt.

För att kompensera för detta har världens globala tidsskala, kallad UTC (koordinerad universell tid), tillsatts ytterligare sekunder (språng sekunder) för att säkerställa att det inte finns någon drift. UTC-tiden hålls sant av en konstellation av atomklockor och den utnyttjas av moderna tekniker som NTP-tidsservern vilket säkerställer datanätverk alla kör exakt samma exakta tid.

Att beräkna tiden kan verka som en enkel affär i dessa dagar med antalet enheter som visar tiden för oss och med den otroliga noggrannheten hos enheter som atomur och nätverk tidsservrar det är ganska lätt att se hur kronologin har tagits för givet.

Nanosekundens noggrannhet som styr tekniker som GPS-systemet, flygkontrollen och NTP-server system (Network Time Protocol) är långt ifrån de första bitarna som uppfanns och drivs av solens rörelse över himlen.

Solklockor var verkligen de första riktiga klockorna, men de hade uppenbarligen sina nackdelar - som till exempel inte på natten eller i grumligt väder. Att kunna berätta tiden var dock ganska korrekt en fullständig innovation för civilisationen och hjälpt till mer strukturerade samhällen.

Att förlita sig på himmelska kroppar att hålla reda på tiden som vi har gjort i tusentals år skulle emellertid inte visa sig vara en pålitlig grund för att mäta tiden som upptäcktes av uppfinningen av atomklocka.

Före atomklockor gav elektroniska klockor den högsta nivån av noggrannhet. Dessa uppfanns vid slutet av förra seklet och medan de var många gånger mer tillförlitliga än mekaniska klockor drev de fortfarande och skulle förlora en sekund eller två varje vecka.

Elektroniska klockor som arbetat med att använda oscillationerna (kristallens vibrationer), såsom kvarts, använder atomklockor med resonansen hos enskilda atomer som cesium, vilket är så höga vibrationer per sekund som det gör otroligt noggranna (moderna atomur kör inte med en sekund varje 100 miljoner år).

När denna typ av tid berättade för noggrannhet upptäcktes blev det tydligt att vår tradition att använda jordens rotation som ett sätt att berätta för tiden inte var lika exakt som dessa atomur. Tack vare deras noggrannhet upptäcktes snart att jordens rotation inte var exakt och skulle sakta och påskynda (med små mängder) varje dag. För att kompensera för detta är världens globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid) har ytterligare sekunder tillagt det en eller två gånger om året (Leap sekunder).

Atomklockor utgör basen för UTC som används av tusentals NTP-servrar att synkronisera datornät till.