Um Relógio Atômico Radioativo?

An relógio atômico Mantém o tempo melhor do que qualquer outro relógio. Eles ainda mantêm o tempo melhor do que a rotação da Terra e o movimento das estrelas. Sem o relógio atômico, a navegação GPS seria impossível, a Internet não iria sincronizar, e a posição dos planetas não seria conhecida com precisão suficiente para que as sondas espaciais e os landers fossem lançados e monitorados.

Um relógio atômico não é radioativo, não depende da decomposição atômica. Em vez disso, um relógio atômico tem uma massa oscilante e uma mola, assim como relógios comuns.

A grande diferença entre um relógio padrão em sua casa e um relógio atômico é que a oscilação em um relógio atômico está entre o núcleo de um átomo e os elétrons circundantes. Essa oscilação não é exatamente um paralelo à roda do balanço e a um relógio de relógio, mas o fato é que ambas usam oscilações para acompanhar o tempo de passagem. As freqüências de oscilação dentro do átomo são determinadas pela massa do núcleo e a gravidade e "primavera" eletrostática entre a carga positiva no núcleo e a nuvem de elétrons que o rodeia.

Quais são os tipos de relógio atômico?

Hoje, embora existam diferentes tipos de relógio atômico, o princípio por trás de todos permanece o mesmo. A principal diferença está associada ao elemento utilizado e aos meios de detecção quando o nível de energia muda. Os vários tipos de relógio atômico incluem:

O relógio atômico de césio emprega um feixe de átomos de césio. O relógio separa átomos de césio de diferentes níveis de energia por campo magnético.

O relógio atômico de hidrogênio mantém átomos de hidrogênio no nível de energia requerido em um recipiente com paredes de um material especial, de modo que os átomos não perdem seu estado de energia mais alto rapidamente.

O relógio atômico Rubidium, o mais simples e o mais compacto de todos, usa uma célula de vidro de gás de rubídio que muda sua absorção de luz na freqüência óptica de rubídio quando a freqüência de microondas circundante está correta.

O relógio atômico comercial mais preciso disponível hoje usa o átomo de césio e os campos e detectores magnéticos normais. Além disso, os átomos de césio são interrompidos de zips para frente e para trás por raios laser, reduzindo pequenas mudanças na freqüência devido ao efeito Doppler.

Quando o Relógio Atômico foi inventado? relógio atômico

Em 1945, o professor de física da Universidade de Columbia, Isidor Rabi, sugeriu que um relógio poderia ser feito a partir de uma técnica que ele desenvolveu nos 1930 chamados de ressonância magnética de feixe atômico. Por 1949, o National Bureau of Standards (NBS, agora o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, NIST) anunciou o primeiro relógio atômico do mundo usando a molécula de amônia como fonte de vibrações, e por 1952 anunciou o primeiro relógio atômico usando átomos de césio como fonte de vibração, NBS-1.

No 1955, o Laboratório Físico Nacional (NPL) na Inglaterra construíram o primeiro relógio atômico de feixe de césio usado como fonte de calibração. Na próxima década, foram criadas formas mais avançadas dos relógios atômicos. Em 1967, a 13th Conferência Geral sobre Pesos e Medidas definiu o SI segundo com base nas vibrações do átomo de césio; O sistema de manutenção do tempo do mundo já não tinha uma base astronômica nesse ponto! NBS-4, o relógio atômico de césio mais estável do mundo, foi completado em 1968, e foi usado nos 1990s como parte do sistema de tempo NPL.

No 1999, o NPL-F1 começou a operar com uma incerteza de peças 1.7 em 10 para a potência 15th, ou precisão para cerca de um segundo em 20 milhões de anos, tornando-o o relógio atômico mais preciso já feito (uma distinção compartilhada com um padrão similar em Paris).

Como o tempo do relógio atômico é medido?

A freqüência correta para a ressonância específica de césio é agora definida por acordo internacional como 9,192,631,770 Hz, de modo que, quando dividido por este número, a saída é exatamente 1 Hz, ou o ciclo 1 por segundo.

A precisão de longo prazo alcançável pelo moderno relógio atômico de césio (o tipo mais comum) é melhor do que um segundo por um milhão de anos. O relógio atômico de hidrogênio mostra uma melhor precisão de curto prazo (uma semana), aproximadamente 10 vezes a precisão de um relógio atômico de césio. Portanto, o relógio atômico aumentou a precisão da medida do tempo cerca de um milhão de vezes em comparação com as medidas realizadas por meio de técnicas astronômicas.

Synchonising para um relógio atômico

A maneira mais simples de sincronizar um relógio atômico é usar um servidor NTP dedicado. Esses dispositivos receberão o sinal de relógio ataônico GPS ou ondas de rádio de locais como NIST ou NPL.

Receptor de relógio atômico MSF

O sinal de rádio de controle para o Laboratório Físico NacionalO relógio atômico é transmitido no sinal MSF 60kHz através do transmissor em CumbriaAnthorn, operado pela British Telecom. Este sinal de tempo de relógio atômico de rádio deve ter uma variedade de quilômetros 1,500 ou milhas 937.5. Todas as ilhas britânicas estão, naturalmente, dentro desse raio.
O papel do Laboratório Físico Nacional como detentor dos padrões nacionais de tempo é garantir que a escala de tempo do Reino Unido concorda com o Tempo Universal Coordenado (UTC) com os mais altos níveis de precisão e disponibilizar esse tempo em todo o Reino Unido. Como exemplo, a transmissão de rádio MSF (MSF sendo o sinal de chamada de três letras para identificar a fonte do sinal) fornece o sinal de tempo para o comércio de ações eletrônicas, os relógios na maioria das estações ferroviárias e para o relógio de fala da BT.

Relógio atômico DCF recebedor

O sinal de rádio de controle para o relógio alemão é transmitido através de onda longa do transmissor DCF 77kHz no Mainflinger, perto de Dieburg, alguns quilômetros 25 a sudeste de Frankfurt - o transmissor do National Time Standards. É semelhante em operação ao transmissor Cumbria, no entanto, existem duas antenas (mastros de rádio) para que o sinal de tempo de relógio atômico de rádio possa ser mantido em todos os momentos.

A onda longa é a freqüência de rádio preferida para transmitir sinais binários de código de tempo atômico de rádio, pois executa de forma mais consistente na parte inferior estável da ionosfera. Isso ocorre porque o sinal de onda longa que transporta o código de tempo para o seu relógio viaja de duas maneiras; direta e indiretamente. Entre os quilômetros 700 (milhas 437.5) para 900 km (562.5 milhas) de cada transmissor, a onda transportadora pode viajar diretamente para o relógio. O sinal de rádio também atinge o relógio por meio do rebote na parte inferior da ionosfera. Durante as horas da luz do dia, uma parte da ionosfera chamada "camada D" a uma altitude de alguns quilômetros 70 (milhas 43.75) é responsável por refletir o sinal de rádio de onda longa. Durante as horas de escuridão quando a radiação do sol não está atuando fora da atmosfera, esta camada sobe para uma altitude de alguns quilômetros 90 (milhas 56.25) tornando-se a "camada E" no processo. A trigonometria simples mostrará que os sinais assim refletidos irão mais longe.

Uma grande parte da área da União Europeia é coberta por este transmissor que facilita a recepção para aqueles que viajam amplamente na Europa. O relógio alemão está configurado no tempo da Europa Central - uma hora antes da hora do Reino Unido, após uma decisão intergovernamental, do 22 e outubro, 1995, o Reino Unido sempre será 1 hora a menos do que o tempo europeu com o Reino Unido e a Europa continental avançando e retardando os relógios no mesmo "tempo".

Cloc atômico WVVBk receptor

Um sistema de relógio atômico de rádio está disponível na América do Norte configurado e operado por NIST - Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, localizado em Fort Collins, Colorado.

O WWVB possui alta potência do transmissor (50,000 watts), uma antena muito eficiente e uma freqüência extremamente baixa (60,000 Hz). Para comparação, uma estação de rádio AM típica transmite a uma freqüência de 1,000,000 Hz. A combinação de alta potência e baixa freqüência dá as ondas de rádio de MSF muito rebote, e esta estação única pode, portanto, cobrir todo o continente dos Estados Unidos e muito do Canadá e da América Central.

O rádio atômico Os códigos de tempo são enviados da WWVB usando um dos sistemas mais simples possíveis, e com uma taxa de dados muito baixa de um bit por segundo. O sinal 60,000 Hz é sempre transmitido, mas a cada segundo é significativamente reduzido na potência por um período de 0.2, 0.5 ou 0.8 segundos:

• 0.2 segundos de potência reduzida significa um zero binário • 0.5 segundos de potência reduzida é binário. • 0.8 segundos de potência reduzida é um separador.

O código de tempo é enviado em BCD (decimal codificado binário) e indica minutos, horas, dia do ano e ano, além de informações sobre o horário de verão e os anos bissextos. O tempo é transmitido usando bits 53 e separadores 7 e, portanto, leva 60 segundos para transmitir.

Um relógio ou relógio pode conter uma antena de rádio atômica de rádio extremamente pequena e relativamente simples para decodificar a informação no sinal e ajustar o tempo do relógio atômico com precisão. Tudo o que você precisa fazer é definir o fuso horário e o relógio atômico exibirá a hora correta.

NTP depende de um relógio de referência e de todos os relógios no Rede NTP são sincronizados para esse tempo. Portanto, é imperativo que o relógio de referência seja o mais preciso possível. Os relógios mais precisos são relógios atômicos. Estes grandes dispositivos de laboratório de física podem manter um tempo preciso ao longo de milhões de anos sem perder um segundo.

An NTP servidor receberá o tempo de um relógio atômico, seja através da internet, a rede GPS ou transmissões de rádio. Ao usar um relógio atômico como referência, uma rede NTP será precisa dentro de alguns milissegundos da escala mundial de tempo global UTC (Tempo Universal Coordenado).

NTP é um sistema hierárquico. Quanto mais perto um dispositivo é para o relógio de referência, mais alto nos strates NTP é. Um relógio de referência do relógio atômico é um dispositivo 0 do estrato e um NTP servidor que recebe o tempo a partir dele é um dispositivo 1 de estratos, os clientes do servidor NTP são dispositivos 2 de estratos e assim por diante.

Devido a este sistema hierárquico, os dispositivos mais baixos dos estratos também podem ser usados ​​como uma referência que permite que grandes redes funcionem enquanto estiver conectado a apenas um O servidor NTP.

NTP é um protocolo que é tolerante a falhas. O NTP observa erros e pode processar várias fontes de tempo e o protocolo selecionará automaticamente o melhor. Mesmo quando um relógio de referência está temporariamente indisponível, o NTP pode usar medidas passadas para estimar a hora atual.

Descobrir o que é o tempo, é algo que todos nós tomamos para concedido. Clocks estão em toda parte e uma olhada em um relógio de pulso, torre do relógio, tela de computador ou até mesmo um microondas nos dirá qual é o tempo. No entanto, dizer o tempo nem sempre foi assim tão fácil.

Os relógios não chegaram até a idade média e a precisão deles era incrivelmente baixa. A exatidão do tempo verdadeiro não chegou até depois da chegada do relógio eletrônico no século XIX. No entanto, muitas das modernas tecnologias e aplicações que tomamos como garantidas no mundo moderno, como a navegação por satélite, o controle de tráfego aéreo e o comércio pela internet, exigem uma precisão e exatidão que excede em muito um relógio eletrônico.

Os relógios atômicos são de longe os dispositivos de contagem de tempo mais precisos. Eles são tão precisos que a escala de tempo global do mundo é baseada neles (Tempo Universal Coordenado) deve ser ocasionalmente ajustado para levar em conta a desaceleração da rotação da Terra. Esses ajustes assumem a forma de segundos adicionais, conhecidos como segundos bissextos.

A precisão do relógio atômico é tão precisa que nem um segundo de tempo é perdido em mais de um milhão de anos, enquanto que um relógio eletrônico em comparação perderá um segundo em uma semana.

Mas esta precisão é realmente necessária? Quando você olha para tecnologias como o posicionamento global, a resposta é sim. Sistemas de navegação por satélite como o GPS funcionam triangulando sinais de tempo gerados por relógios atômicos a bordo dos satélites. Como estes sinais são transmitidos à velocidade da luz, eles viajam quase 100,000 km por segundo. Qualquer imprecisão no relógio em até um milésimo de segundo poderia ver as informações de posicionamento por milhas.

As redes de computadores que precisam se comunicar umas com as outras em todo o mundo precisam garantir que estejam executando não apenas o tempo exato, mas que também estejam sincronizadas umas com as outras. Quaisquer transações realizadas em redes sem sincronização podem resultar em todos os tipos de erros.

Fort sua razão redes de computadores usam NTP (Network Time Protocol) e tempo os servidores de rede muitas vezes referido como um NTP servidor. Esses dispositivos recebem um sinal de temporização de um relógio atômico e o distribuem entre uma rede, ao fazer isso, uma rede é garantida para ser o mais preciso e preciso possível.

Então você decidiu sincronizar sua rede para UTC (Tempo Universal Coordenado), você possui um servidor de horário que utiliza NTP (Network Time Protocol) agora a única coisa a decidir é onde receber o tempo de.

Servidores NTP não geram tempo, eles simplesmente recebem um sinal seguro de um relógio atômico, mas é essa verificação constante do tempo que mantém a NTP servidor preciso e, por sua vez, a rede que está sincronizando.

Recebendo um sinal de tempo de relógio atômico é onde o servidor NTP vem em sua própria. Existem muitas fontes de tempo UTC através da Internet, mas estas não são recomendadas para qualquer uso corporativo ou para sempre que a segurança é um problema, pois as fontes de internet da UTC são externas ao firewall e podem comprometer a segurança - vamos discutir isso com mais detalhes no futuro Postagens.

Comumente, há dois tipos de servidor de tempo. Há aqueles que recebem uma fonte de relógio atômico de tempo UTC a partir de transmissões de rádio de ondas longas ou aquelas que usam a rede GPS (Sistema de Posicionamento Global) como fonte.

As transmissões de rádio de ondas longas são transmitidas por vários laboratórios nacionais de física. Os sinais mais comuns são a WWVB dos EUA (transmitida por NIST - Instituto Nacional de Padrões e Tempo), o MSF do Reino Unido (transmitido pelo Reino Unido Laboratório Físico Nacional) e o sinal DCF alemão (Broadcast by German National Physics Laboratory).

Nem todos os países produzem esses sinais de tempo e os sinais são vulneráveis ​​a interferências da topografia. No entanto, nos EUA, o sinal da WWVB pode ser recebido na maioria das áreas da América do Norte (incluindo o Canadá), embora a intensidade do sinal varie dependendo da geografia local, como montanhas, etc.

O sinal GPS, por outro lado, está disponível literalmente em todos os lugares do planeta, assim como a antena GPS anexada ao GPS NTP servidor pode ter uma visão clara do céu.

Ambos os sistemas são um método verdadeiramente confiável e preciso do horário UTC e o uso permitirá a sincronização de uma rede de computadores dentro de alguns milissegundos de UTC.

A precisão de contar o tempo nunca foi tão importante quanto agora. Ultra preciso relógios atômicos são a base de muitas das tecnologias e inovações do século XX. A Internet, a navegação por satélite, o controle de tráfego aéreo e o banco bancário global são apenas algumas das aplicações que dependem de um cronograma de precisão particularmente preciso.

O problema que enfrentamos na era moderna é que a nossa compreensão exatamente de que horas mudaram tremendamente ao longo do século passado. Anteriormente, pensava-se que o tempo era constante, imutável e que viajamos para a frente no tempo na mesma taxa.

Medir a passagem do tempo também era direto. Cada dia, governado pela revolução da Terra, foi dividido em 24 quantidades iguais - a hora. No entanto, após as descobertas de Einstein durante o século passado, logo descobriu que o tempo não era constante e poderia variar para diferentes observadores, pois a velocidade e a gravidade podem diminuí-lo.

À medida que nosso cronograma se tornou mais preciso, outro problema tornou-se aparente e esse era o antigo método de manter o controle do tempo, usando a rotação da Terra, não era um método preciso.

Devido à influência gravitacional da Lua em nossos oceanos, a rotação da Terra é esporádica, às vezes ficando aquém do dia das horas 24 e algumas vezes funcionando por mais tempo.

Relógios atômicos foram desenvolvidos para tentar manter o tempo o mais preciso possível. Eles trabalham usando as oscilações imutáveis ​​do elétron de um átomo à medida que mudam a órbita. Este "tic-tac" de um átomo ocorre mais de nove bilhões de vezes por segundo em átomos de césio, o que os torna uma base ideal para um relógio.

Este tempo de relógio atômico ultra preciso (conhecido oficialmente como International Atomic Time - TAI) é a base da escala de tempo oficial do mundo, embora devido à necessidade de manter a escala de tempo paralela à rotação da Terra (importante quando se trata de corpos extraterrestres). tais como objetos astronômicos ou até mesmo satélites) segundos de adição, conhecidos como leap second, são adicionados ao TAI, essa escala de tempo alterada é conhecida como UTC - Tempo Universal Coordenado.

A UTC é o horário utilizado pelas empresas, indústria e governos em todo o mundo. Como é governado por relógios atômicos, significa que o mundo inteiro pode se comunicar usando a mesma escala de tempo, governada pelos relógios atômicos ultra-precisos. Redes de computadores em todo o mundo recebem esse tempo usando Servidores NTP (Network Time Protocol) garantindo que todos tenham o mesmo tempo dentro de alguns milissegundos.

O Network Time Protocol (NTP) é um dos protocolos mais antigos da Internet ainda utilizados. Inventado pelo Dr. David Mills, da Universidade de Delaware, está em uso desde o 1985. NTP é um protocolo projetado para sincronizar os relógios em computadores e redes através da Internet ou redes locais (LANs).

NTP (versão 4) pode manter o tempo através da Internet pública para dentro de milissegundos 10 (1 / 100th de um segundo) e pode executar ainda melhor sobre LANs, com erros de 200 microssegundos (1 / 5000th de segundo) em condições ideais.

NTP funciona dentro da suíte TCP / IP e se baseia em UDP, uma forma menos complexa do NTP existe chamado Simple Network Time Protocol (SNTP) que não requer o armazenamento de informações sobre comunicações anteriores, necessários pelo NTP. Ele é utilizado em alguns dispositivos e aplicações onde a elevada precisão de temporização não é tão importante.

A sincronização de tempo com NTP é relativamente simples, sincroniza o tempo com referência a uma fonte de relógio confiável. Esta fonte pode ser relativa (o relógio interno de um computador ou o tempo em um relógio de pulso) ou absoluto (Uma fonte de relógio UTC - Universal Coordinated Time-Time que é precisa, como é humanamente possível).

Os relógios atômicos são os dispositivos de manutenção de tempo mais absolutos. Eles trabalham no princípio de que o átomo, césio-133, tem um número exato de ciclos de radiação a cada segundo (9,192,631,770). Esta revelou-se de modo preciso o Sistema Internacional de Unidades (SI) definiu agora a segunda como a duração dos ciclos 9,192,631,770 de radiação do átomo de césio-133.

No entanto, os relógios atômicos são extremamente caros e são geralmente só pode ser encontrada em laboratórios de física de grande escala. No entanto, NTP pode sincronizar redes para um relógio atômico usando o Sistema de Posicionamento Global (GPS) ou uma transmissão de rádio especialista.

O mais usado é o sistema GPS, que consiste de uma série de satélites que fornecem a informação de posicionamento e localização exata. Cada satélite GPS só pode fazer isso utilizando um relógio atômico que por sua vez pode ser pode ser usado como uma referência de tempo.

Um receptor GPS típico pode fornecer informações de tempo para dentro de alguns nanossegundos de UTC, desde que haja uma antena situada e com uma boa visão do céu.

Há também uma série de transmissões de rádio nacionais de tempo e frequência que podem ser usadas para sincronizar um servidor NTP. Na Grã-Bretanha, o sinal (chamado MSF) é transmitido pelo Laboratório Nacional de Física em Cumbria, que serve de referência nacional do Reino Unido, também existem sistemas semelhantes no Colorado, EUA (WWVB) e em Frankfurt, Alemanha (DCF-77). Estes sinais fornecem tempo UTC para uma precisão dos microseconds 100, no entanto, o sinal de rádio possui uma faixa finita e é vulnerável a interferências.

A distância a partir do relógio de referência é conhecida como os níveis de estrato e em que existem para evitar ciclos no NTP. Estrato 0, são dispositivos como relógios atômicos conectados diretamente a um computador. Estrato 1, são computadores conectados ao estrato dispositivos 0, enquanto estrato 2 são computadores que enviam solicitações de NTP para servidores estrato 1. NTP pode suportar até 256 estratos.

Todas as versões do Microsoft Windows desde 2000 incluem o Serviço de Tempo do Windows (w32time.exe) que tem a capacidade de sincronizar o relógio do computador com um servidor NTP (ou um servidor SNTP - uma versão simplificada do NTP). uma versão do NTP, mas o código-fonte é gratuito para download (versão atual 4.2.4) no site da NTP (ntp.org).

É fortemente recomendado pela Microsoft e por outros, que a temporização baseada em externo deve ser usada ao invés de baseada na Internet, já que estas não podem ser autenticadas. Existem servidores de horário NTP especializados que podem sincronizar o horário em redes usando o sinal MSF (ou equivalente) ou GPS.

Os relógios atômicos são bem conhecidos por serem precisos. A maioria das pessoas talvez nunca tenha visto uma, mas provavelmente está ciente de que os relógios atômicos mantêm um tempo altamente preciso. Na verdade, o relógio atômico moderno manterá o tempo preciso e não perderá um segundo em cem milhões de anos.

Essa quantidade de precisão pode parecer excessiva, mas uma grande variedade de tecnologias modernas depende de relógios atômicos e requer um alto nível de precisão. Um exemplo perfeito é o sistema de navegação por satélite agora encontrado na maioria dos carros automóveis. O GPS depende de relógios atômicos porque os sinais de satélite utilizados na triangulação viajam à velocidade da luz que em um único segundo podem cobrir quase 100,000 km.

Assim, pode-se ver como algumas tecnologias modernas dependem desse cronograma ultra preciso de relógios atômicos, mas seu uso não pára por aí. Os relógios atômicos governam o cronograma global do mundo UTC (Tempo Universal Coordenado) e eles também podem ser usados ​​para sincronizar redes de computadores também.

Pode parecer extremo usar essa precisão de nanossegundo para sincronizar redes de computadores também, mas tantas transações sensíveis ao tempo são conduzidas através da internet com trades como a bolsa de valores onde os preços podem cair ou aumentar a cada segundo, pode-se ver por que os relógios atômicos são usava.

Para receber o tempo de um relógio atômico, um dedicado NTP servidor é o método mais seguro e preciso. Esses dispositivos recebem um sinal de tempo transmitido por relógios atômicos de laboratórios nacionais de física ou diretamente dos relógios atômicos a bordo dos satélites GPS.

Ao usar um NTP servidor uma rede informática será mais segura e, como esta é sincronizada com UTC (escala de tempo global), ela será efetivamente sincronizada com qualquer outra rede de computadores usando um servidor NTP.

O Servidor NTP GPS é um dispositivo dedicado que usa o sinal de tempo da rede GPS (Sistema de Posicionamento Global). O GPS é agora uma ferramenta comum para motoristas com dispositivos de navegação por satélite instalados na maioria dos carros novos. Mas o GPS é muito mais do que apenas uma ajuda para o posicionamento, no coração da rede de GPS é o relógios atômicos que estão dentro de cada satélite GPS.

O sistema GPS funciona transmitindo o tempo desses relógios juntamente com a posição e a velocidade do satélite. Um receptor de navegação por satélite funcionará quando receber este tempo quanto tempo demorou para chegar e, portanto, até onde o sinal viajou. Usando três ou mais desses sinais, o dispositivo de navegação por satélite pode descobrir exatamente onde está.

O GPS só pode fazer isso por causa dos relógios atômicos que ele usa para transmitir os sinais de tempo. Esses sinais de tempo viajam, como todos os sinais de rádio, à velocidade da luz, de modo que uma imprecisão de apenas 1 milissegundo (1 / 1000 de um segundo) poderia resultar na navegação por satélite a quase 300 quilômetros.

Porque esses relógios têm que ser tão precisos, eles são uma fonte ideal de tempo para um O servidor NTP. NTP (Network Time Protocol) é o software que distribui o tempo do servidor de tempo para a rede. Horário de GPS e UTC (Tempo Universal Coordenado), o cronograma civil não é exatamente o mesmo, mas são base no mesmo horário, portanto NTP não tem problemas para convertê-lo. Usando um dedicado Servidor NTP GPS uma rede pode ser sincronizada realisticamente dentro de alguns milissegundos de UTC

O Relógio GPS é outro termo freqüentemente dado a um GPS servidor de tempo. A rede GPS consiste em satélites ativos 21 (e algumas poucas) milhas 10,000 em órbita acima da Terra e cada satélite circunda a Terra duas vezes ao dia. Projetado para navegação por satélite, um receptor GPS precisa de pelo menos três satélites para manter uma posição. No entanto, no caso de um relógio GPS, apenas um satélite é necessário, tornando muito mais fácil obter um sinal confiável.

Cada satélite transmite continuamente sua própria posição e um código de tempo. O código de tempo é gerado por um relógio atômico de bordo e é altamente preciso, deve ser conforme essa informação é usada pelo receptor de GPS para triangular uma posição e, se fosse apenas meio segundo, a unidade de Sat Nav seria imprecisa em milhares de milhas.

A maioria das pessoas já ouviu vagamente o relógio atômico e presumo que eles saibam o que é, mas poucas pessoas sabem exatamente como os relógios atômicos são importantes para o funcionamento de nossa vida cotidiana no século vinte e um.

Há tantas tecnologias que dependem de relógios atômicos e, sem muitas das tarefas que damos por certo, seria impossível. Controle de tráfego aéreo, navegação por satélite e comércio por internet são apenas algumas das aplicações que dependem da ultra-precisa cronomometria de um relógio atômico.

Exatamente o que é um relógio atômico é, muitas vezes, é mal interpretado. Em termos simples, um relógio atômico é um dispositivo que usa as oscilações de átomos em diferentes estados de energia para contar tiques entre segundos. Atualmente, o cesio é o átomo preferido, porque ele tem sobre 9 bilhões de carrapatos a cada segundo e, devido a essas oscilações nunca mudá-lo, é um método altamente preciso para manter o tempo.

Os relógios atômicos, apesar do que muitas pessoas afirmam, só são encontrados em laboratórios de física de grande escala, como NPL (Laboratório Físico Nacional do Reino Unido) e NIST (US National Institute of Standards and Time). Muitas vezes as pessoas sugerem que eles têm um relógio atômico que controla sua rede de computadores ou que eles têm um relógio atômico em sua parede. Isso não é verdadeiro e o que as pessoas estão se referindo é que eles têm um relógio ou servidor de tempo que recebe o tempo de um relógio atômico.

Dispositivos como o O servidor NTP muitas vezes recebem sinais de relógio atômico formam lugares como NIST ou NPL via rádio de ondas longas. Outro método para receber tempo de relógios atômicos está usando a rede GPS (Global Positioning System).

A rede de GPS e a navegação por satélite são de fato um bom exemplo de por que Sincronização do relógio atômico é muito necessário com um alto nível de precisão. Relógios atômicos modernos, como os encontrados no NIST, NPL e dentro de satélites GPS em órbita, são precisos dentro de um segundo a cada 100 milhões de anos ou mais. Esta precisão é crucial quando você examina como funciona algo como um sistema de navegação por satélite GPS de carros.

Um sistema de GPS funciona triangulando os sinais de tempo enviados por três ou mais satélites de GPS separados e seus relógios atômicos de bordo. Como esses sinais viajam à velocidade da luz (quase 100,000km por segundo), uma inexatidão de até um milissegundo inteiro poderia colocar a informação de navegação por quilômetros 100.

Este alto nível de precisão também é necessário para tecnologias como o controle de tráfego aéreo, garantindo que nossos céus lotados permaneçam seguros e até críticos para muitas transações da Internet, como a negociação de derivados, onde o valor pode subir e cair a cada segundo.