Este artigo explica as origens e o funcionamento dos relógios atômicos e como eles são usados ​​para sincronizar redes de computadores em todo o mundo usando servidores NTP.

Nos relógios eletrônicos convencionais, o tempo é mantido executando uma corrente elétrica através de um oscilador que produz um sinal elétrico repetitivo, que é então governado por um cristal de quartzo para manter a precisão. Estes osciladores de cristal são muito mais precisos do que os relógios mecânicos, mas continuarão a deriva, talvez em um segundo por semana.

Para o dia-a-dia, usar osciladores de cristal são uma boa maneira de acompanhar o tempo; no segundo dia da vida, um segundo faz pouca diferença, no entanto, uma vez que as ondas de luz ou de rádio podem percorrer as milhas 300,000 em um segundo, algumas tecnologias de alto nível, como a navegação por satélite ou a comunicação global, exigem uma maior precisão possível.

Relógios atômicos são um dispositivo de cronometragem que utiliza a freqüência de ressonância atômica conhecida de um átomo para manter o tempo. O primeiro relógio atômico verdadeiramente preciso foi construído no 1955 no National Physical Laboratory no Reino Unido e foi baseado no átomo de césio -133 que oscila exatamente em 9,192,631,770 a cada segundo.

Essa oscilação é realmente um sinal repetitivo da radiação de microondas emitida por elétrons em um átomo quando eles alteram os níveis de energia. Grande parte de um relógio atômico foi projetado para criar o estado correto para causar e aumentar as oscilações.
Embora outros átomos possam ser usados, a oscilação (9,192,631,770 um segundo) do átomo de cesium -133 é agora aceita pelo Sistema Internacional de Unidades como sendo a definição de um segundo.

Os relógios atômicos são geralmente muito grandes e constituem muitos aparelhos altamente técnicos, como aspiradores e requerem equipes inteiras de cientistas para manter e monitorar os relógios. Muito do que se destina a compensar os efeitos colaterais indesejados, como freqüências de outros átomos no relógio e até a dilatação gravitacional (onde, de acordo com os relógios da teoria de Einstein em diferentes alturas, correm de forma diferente por causa das diferenças no campo gravitacional) Isso faz com que os relógios atômicos sejam altamente caro.

Felizmente, muitos laboratórios físicos nacionais de grande escala transmitem sinais de tempo de rádio de seus relógios atômicos que podem ser usados ​​para sincronizar osciladores de cristal padrão também.

Os relógios atômicos também são a base do GPS (Sistema de Posicionamento Global), pois cada satélite contém um relógio atômico, uma vez que o tempo preciso é integral para o posicionamento (uma posição em qualquer lugar é composta por uma direção, uma velocidade e tempo).
Os sinais GPS também podem ser usados ​​para capturar um sinal de tempo. Esta é agora a maneira mais comum em que as redes de computadores mantêm tempo preciso, o que também é essencial em muitas comunicações e aplicativos.

A maioria das redes de computadores usa um servidor NTP (Network Time Protocol) para sincronizar seus dispositivos com um sinal de tempo atômico recebido através da rede GPS.

Um horário universal, UTC (Tempo Universal Coordenado), foi desenvolvido com base no tempo contado pelos relógios atômicos, TAI (International Atomic Time). O UTC explica a desaceleração da rotação da Terra, adicionando os segundos de salto para TAI, de modo a evitar a deriva gradual da noite no dia (embora isso demore anos 40,000) e permite que o mundo inteiro se comunique usando a mesma escala de tempo.

Este post foi escrito por Richard N Williams

Richard N Williams é um autor técnico e especialista em Server e Tempo indústria sincronização do NTP. Richard N Williams no Google+