На этой неделе я был в Роттердаме на встрече RIPE. В пятницу утром я выступил с молниеносной речью на тему «Откуда мой компьютер берёт время?» На веб-сайте встречи RIPE есть копии моих слайдов и видео выступления; это версия в блоге, а не точная расшифровка.
Я написал записку: "Откуда взялось сообщение 'Откуда мой компьютер берет время?'?", о некоторых вещах я не упомянул в разговоре.
Откуда мой компьютер берёт время?
Из NTP — вот представление NTP-пакета.
А вот фотография Дэвида Миллса, который изобрел NTP.
Простой вопрос, простой ответ, окончание разговора? Нет!
Давайте снимем несколько слоев...
Серверы NTP уровня 3 получают время от серверов NTP уровня 2, серверы NTP уровня 2 получают время от серверов NTP уровня 1, серверы NTP уровня 1 получают время от некоторых эталонных часов.
Возможно, это радиосигнал, такой как MSF в Великобритании или DCF77 в Германии. Но в большинстве случаев эталонными часами, вероятно, является GPS-приемник.
Вот приемник времени GPS.
А вот спутник GPS.
Откуда GPS берет время?
База космических сил Шривер в Колорадо
Они присматривают за множеством разных совершенно секретных спутников и прочего в Шривере, как вы можете видеть по логотипам.
Так что вы не сможете подойти достаточно близко, чтобы сделать хорошее фото.
Откуда База космических сил Шривер берет время?
Альтернативные главные часы обсерватории ВМС США находятся в Шривере в Колорадо.
Альтернативные главные часы обсерватории ВМС США получают время от обсерватории ВМС США в Вашингтоне, округ Колумбия.
Есть три ответа
Первый ответ: атомные часы, множество атомных часов
На заднем плане десятки стоечных часов с цезиевым лучом
На переднем плане в черных ящиках находятся водородные мазеры
Эти блестящие цилиндры - фонтаны рубидия
У обсерватории ВМС США так много атомных часов, что им посвящены целые здания
Когда я готовил это выступление, я заметил на Apple Maps, что в центре кампуса обсерватории ВМС США находится огромная строительная площадка. Оказывается, они строят новый модный дом с часами; Основным ограничением точности их часов является стабильность окружающей среды: температура, влажность и т. д., поэтому в новом здании будет серьезная вентиляция.
Второй ответ заключается в том, что UTC — это ужасный компромисс между временем по атомным часам и временем по вращению Земли.
Поэтому обсерватория ВМС США получает время от международной службы вращения Земли, которая базируется в Парижской обсерватории.
Два раза в год МСВЗ рассылает Бюллетень C, в котором сообщается, будет ли дополнительная секунда через шесть месяцев; дополнительные секунды добавляются (или, возможно, удаляются) из UTC, чтобы синхронизировать его с вращением Земли.
МСВЗ распространяется на несколько организаций, которые вносят вклад в его научную работу.
Например, вы можете подписаться на Бюллетень A от МСВЗ, который представляет собой еженедельное уведомление с точными подробностями о параметрах ориентации Земли.
Бюллетень А рассылается обсерваторией ВМС США.
Им необходимо знать точную ориентацию Земли под спутниками GPS, чтобы они могли обеспечить точное позиционирование.
Третий ответ: откуда обсерватория ВМС США знает, что его атомные часы работают хорошо?
Эта информация поступает из международного бюро мер и весов в Париже, которое поддерживает глобальный стандарт UTC.
Как МБМВ определяет, что такое UTC?
МБМВ собирает измерения времени из национальных лабораторий времени по всему миру и использует эти измерения для определения официального UTC.
Периодически они рассылают Циркуляр Т, в котором содержится информация о расхождениях между официальным UTC и UTC из различных национальных лабораториях времени.
МБМВ отвечает за поддержание международной системы единиц, которая определена Генеральной конференцией по мерам и весам.
ГКВМ — международная договорная организация, созданная Метрической конвенцией 1875 года.
UTC — это реализация единицы времени в системе СИ, основанная на квантовых измерениях атомов цезия.
Откуда взялось это магическое число около 9,2 ГГц?
В 1955 году Луи Эссен (справа) и Джек Пэрри (слева) построили первые атомные часы на основе цезия.
Текущее определение секунды получено в результате калибровки этих часов
До появления атомных часов определение секунды основывалось на астрономии, поэтому Эссену и Парри потребовалась помощь астрономов, чтобы выяснить, насколько быстро тикают их часы в соответствии с существующим стандартом времени.
Им помогли астрономы обсерватории ВМС США.
Это работало так: Уильям Марковиц измерял время, глядя на небо, а Луи Эссен измерял время, глядя на свои атомные часы, и чтобы сопоставить свои измерения, они оба слушали радиосигнал времени WWV, транслируемый национальным бюро стандартов в Вашингтон
Этот проект занял 3 года, 1955 - 1958 гг.
Марковиц измерял «эфемеридную секунду».
В 1952 году Международный астрономический союз изменил определение времени так, что оно основывалось не на вращении Земли вокруг своей оси, а на орбите Земли вокруг Солнца.
В 1930-е годы они обнаружили, что вращение Земли не совсем равномерное: оно то замедляется, то слегка ускоряется.
Часы теперь были точнее вращения Земли, поэтому эфемеридная секунда стала новым, более точным стандартом времени.
Вторая эфемерида основана на астрономической эфемериде, которая представляет собой математическую модель Солнечной системы.
Стандартные эфемериды были созданы Саймоном Ньюкомбом в конце 1800-х годов.
Он собрал огромное количество исторических астрономических данных для создания своей математической модели.
Он оставался стандартом до середины 1980-х годов
Вот фотография Саймона Ньюкомба
Он красивый викторианский джентльмен
Где он работал?
В обсерватории ВМС США!
(и офис морского альманаха США)
Теперь у меня закончились слои: до этого момента часы устанавливались проще, наблюдая за звездами, пересекающими небо.
Итак, подводя итог моему разговору, откуда мой компьютер берёт время?
Он не получает его из Королевской Гринвичской обсерватории!
