Los relojes atómicos son lo último en dispositivos de cronometraje. Su precisión es increíble ya que un reloj atómico no se desplazará tanto como un segundo dentro de un millón de años, y cuando se compara con los siguientes mejores cronómetros, como un reloj electrónico que puede derivar por un segundo en una semana, un reloj atómico es increíblemente más preciso.

Los relojes atómicos se utilizan en todo el mundo y son el corazón de muchas tecnologías modernas que hacen posible una multitud de aplicaciones que damos por sentado. El comercio por Internet, la navegación por satélite, el control del tráfico aéreo y la banca internacional son industrias que dependen en gran medida de

También rigen la escala de tiempo del mundo, UTC (Tiempo Universal Coordinado) que se mantiene fiel a una constelación de estos relojes (aunque UTC tiene que ajustarse para adaptarse a la ralentización del giro de la Tierra mediante la adición de segundos intercalares).

A menudo, se requiere que las redes informáticas se ejecuten sincronizadas con UTC. Esta sincronización es vital en redes que realizan transacciones sensibles al tiempo o requieren altos niveles de seguridad.

Una red informática sin sincronización horaria adecuada puede causar muchos problemas, entre ellos:

La pérdida de datos

• Dificultades para identificar y registrar errores
• Mayor riesgo de violaciones de seguridad.
• No se pueden realizar transacciones sensibles al tiempo

Por estas razones, muchas redes informáticas deben sincronizarse con una fuente de UTC y mantenerse lo más precisas posible. Y aunque los relojes atómicos son dispositivos grandes y voluminosos que se guardan en los confines de los laboratorios de física, usarlos como fuente de tiempo es increíblemente simple.

Network Time Protocol (NTP) es un protocolo de software diseñado exclusivamente para la sincronización de redes y sistemas informáticos y mediante el uso de un servidor NTP dedicado el servidor de tiempo puede recibir el tiempo de un reloj atómico y distribuirlo por la red usando NTP.

NTP servidores utilizar las frecuencias de radio y más comúnmente las señales de satélite del GPS para recibir las señales de temporización del reloj atómico que luego se propagan por toda la red con NTP ajustando regularmente cada dispositivo para garantizar que sea lo más preciso posible.

Cuando contó la víspera de Año Nuevo para marcar el comienzo del año siguiente, ¿comenzó en 10 o 11? La mayoría de los juerguistas hubieran contado menos de diez, pero habrían sido prematuros este año, ya que hubo un segundo adicional añadido al año pasado: el segundo salto.

Los segundos intercalares generalmente se insertan una o dos veces al año (normalmente en la víspera de Año Nuevo y en junio) para garantizar la escala de tiempo global. UTC (Tiempo universal coordinado) coincide con el día astronómico.

Se han utilizado los segundos intercalares desde que UTC se implementó por primera vez y son el resultado directo de nuestra precisión en el control del tiempo. El problema es que el moderno relojes atómicos son dispositivos de cronometraje mucho más precisos que la tierra misma. Se notó cuando los relojes atómicos se desarrollaron por primera vez que la duración de un día, una vez que se pensaba que eran exactamente 24 horas, variaba.

Las variaciones son causadas por la rotación de la Tierra, que se ve afectada por la gravedad de las lunas y las fuerzas de las mareas de la Tierra, todo lo cual ralentiza la rotación de la tierra de forma minuciosa.

Esta ralentización rotatoria, aunque es minúscula, si no se verifica, el día UTC pronto se desviaría hacia la noche astronómica (aunque en varios miles de años).

La decisión de si se necesita un Leap Second es competencia del Servicio Internacional de Rotación de la Tierra (IERS), sin embargo, los Segundos Leap no son populares entre todos y pueden causar problemas potenciales cuando se introducen.

UTC es utilizado por Servidores de tiempo NTP (Protocolo de tiempo de red) como una referencia de tiempo para sincronizar las redes de computadoras y otras tecnologías, y la interrupción que pueden causar los segundos leap no es una molestia.

Sin embargo, otros, como los astrónomos, dicen que si no se mantiene el UTC en línea con el día astronómico, sería casi imposible estudiar los cielos.

El último segundo intercalar insertado antes de este fue en 2005, pero se han agregado un total de 23 segundos a UTC desde 1972.

No importa dónde estemos en el mundo, todos necesitamos saber la hora en algún momento del día, pero aunque cada día dura la misma cantidad de tiempo, sin importar dónde se encuentre en la Tierra, el mismo período de tiempo no se usa globalmente.

La impracticabilidad de que los australianos tengan que despertarse en 17.00 o los que tienen que comenzar a trabajar en 14.00 descartaría demandar una sola escala de tiempo, aunque la idea se discutió cuando Greenwich fue nombrado el meridiano principal oficial (donde la fecha es oficialmente) para el mundo hace unos 125 años.

Si bien la idea de un calendario global fue rechazada por los motivos anteriores, posteriormente se decidió que las líneas longitudinales 24 dividirían el mundo en diferentes zonas horarias. Estos emanarían de GMT y los del lado opuesto del planeta serían + 12 horas.

Sin embargo, según el 1970, el crecimiento de las comunicaciones globales significó que finalmente se adoptó una escala de tiempo universal y sigue siendo muy útil hoy en día a pesar de que muchas personas nunca han oído hablar de ella.

UTC, Tiempo Universal Coordinado, se basa en GMT (Greenwich Meantime) pero se mantiene en una constelación de relojes atómicos. También explica las variaciones en la rotación de la tierra con segundos adicionales conocidos como "segundos intercalares" añadidos una vez dos veces al año para contrarrestar la ralentización del giro de la Tierra causada por fuerzas gravitacionales y de marea.

Si bien la mayoría de la gente nunca ha oído hablar de UTC ni la usa directamente, su influencia en nuestras vidas es innegable con las redes informáticas, todas sincronizadas con UTC a través de Servidores de tiempo NTP (Network Time Protocol).

Sin esta sincronización a una sola escala de tiempo, muchas de las tecnologías y aplicaciones que damos por sentadas hoy serían imposibles. Todo, desde la negociación mundial de acciones y participaciones hasta compras en Internet, correo electrónico y redes sociales, solo es posible gracias a UTC y al NTP servidor de tiempo.

La señal DCF 77 es una transmisión de onda larga emitida en 77 KHz desde Frankfurt en Alemania. DCF-77 es transmitido por Physikalisch-Technische Bundesanstalt, el laboratorio nacional alemán de física.

DCF-77 es una fuente precisa de tiempo UTC y se genera mediante relojes atómicos que garantizan su precisión. DCF-77 es una fuente de tiempo útil que puede ser adoptada en toda Europa por tecnologías que necesitan una referencia de tiempo precisa.

Relojes controlados por radio y servidores de tiempo de red recibir la señal de tiempo y en el caso de los servidores de tiempo distribuir esta señal de tiempo a través de una red informática. La mayoría de las redes de computadoras usan NTP para distribuir la señal de tiempo DCF 77.

Hay ventajas de usar una señal como DCF para la sincronización de tiempo. El DCF es de onda larga y, por lo tanto, es susceptible a la interferencia de otros dispositivos eléctricos, pero puede penetrar edificios que dan a la señal DCF una ventaja sobre esa otra fuente de tiempo UTC generalmente disponible: GPS (Sistema de Posicionamiento Global) que requiere una vista abierta del cielo para recibir transmisiones satelitales.

Otras señales de radio de onda larga están disponibles en otros países que son similares a DCF-77. En el Reino Unido, la señal MSF-60 es transmitida por NPL (National Physical Laboratory) desde Cumbria, mientras que en los Estados Unidos, el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tiempo) transmite la señal WVBB desde Boulder, Colorado.

Servidores de tiempo NTP son un método eficiente para recibir estas transmisiones de onda larga y luego usar el código de tiempo como una fuente de sincronización. NTP servidores puede recibir DCF, MSF y WVBB, y muchos de ellos también pueden recibir la señal GPS.

Desde los primeros días de la revolución industrial, cuando las líneas ferroviarias y el telégrafo se extendieron a través de las zonas horarias, se hizo evidente que se requería un calendario global que permitiera usar el mismo tiempo sin importar en qué parte del mundo se estuviera.

El primer intento en un cronograma global fue GMT - Meridiano de Greenwich. Esto se basó en el meridiano de Greenwich, donde el sol está directamente arriba en el mediodía 12. GMT fue elegido, principalmente debido a la influencia del imperio británico en el resto si el mundo.

Otras escalas de tiempo se habían desarrollado como British Railway Time, pero GMT fue la primera vez que se utilizó un sistema de tiempo verdaderamente global en todo el mundo.

GMT se mantuvo como el calendario global durante la primera mitad del siglo XX, aunque las personas comenzaron a referirse a UT (Tiempo Universal).

Sin embargo, cuando los relojes atómicos se desarrollaron a mediados del siglo XX, pronto se hizo evidente que el GMT no era lo suficientemente preciso. Se deseó una escala de tiempo global basada en el tiempo contado por los relojes atómicos para representar estos nuevos cronómetros precisos.

El Tiempo Atómico Internacional (TAI) se desarrolló para este propósito, pero pronto se hicieron evidentes los problemas en el uso de relojes atómicos.

Se pensó que la revolución de la Tierra sobre su eje era una hora exacta de 24. Pero gracias a los relojes atómicos se descubrió que el giro de la Tierra varía y que el 1970 se ha estado desacelerando. Esta ralentización de la rotación de la Tierra tenía que tenerse en cuenta, de lo contrario, las discrepancias podrían acumularse y la noche iría a la deriva poco a poco (aunque en muchos milenios).

Tiempo Universal Coordinado fue desarrollado para contrarrestar esto. Basado tanto en TAI como en GMT, UTC permite ralentizar la rotación de la Tierra al agregar segundos intercalares cada año o dos (y algunas veces dos veces al año).

UTC es ahora una escala de tiempo verdaderamente global y es adoptada por naciones y tecnologías en todo el mundo. Las redes de computadoras están sincronizadas con UTC a través de servidores de tiempo de red y usan el protocolo NTP para garantizar la precisión.

Los relojes atómicos son una maravilla en comparación con otras formas de cronometradores. Se necesitarían más de 100,000 años para que un reloj atómico pierda un segundo en el tiempo, lo cual es asombroso, especialmente cuando lo comparas con relojes digitales y mecánicos que pueden derivar tanto en un día.

Pero relojes atómicos no son piezas prácticas de equipo para tener en la oficina o el hogar. Son voluminosos, costosos y requieren condiciones de laboratorio para funcionar de manera efectiva. Pero hacer uso de un reloj atómico es bastante sencillo, especialmente cuando los guardianes del tiempo atómico les gusta NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tiempo) y NPL (National Physical Laboratory) transmiten el tiempo tal como lo cuentan sus relojes atómicos en la radio de onda corta.

NIST transmite su señal, conocida como WWVB desde Boulder, Colorado, y se transmite a una frecuencia extremadamente baja (60,000 Hz). Las ondas de radio de la estación WWVB pueden abarcar todos los Estados Unidos continentales y gran parte de Canadá y América Central.

La señal NPL se transmite en Cumbria en el Reino Unido y se transmite a lo largo de frecuencias similares. Esta señal, conocida como MSF, está disponible en casi todo el Reino Unido y sistemas similares están disponibles en otros países como Alemania, Japón y Suiza.

Los relojes atómicos controlados por radio reciben estas señales de onda larga y se corrigen de acuerdo con cualquier deriva que detecte el reloj. Las redes de computadoras también aprovechan estas señales de relojes atómicos y usan el protocolo NTP (Protocolo de tiempo de red) y dedicado Servidores de tiempo NTP para sincronizar cientos y miles de computadoras diferentes.

Uno de los más relojes atómicos precisos se lanzará a la órbita y se adjuntará a la Estación Espacial Internacional (EEI) gracias a un acuerdo firmado por la agencia espacial francesa.

El reloj atómico PHARAO (Projet d'Horloge Atomique por Refroidissement d'Atomes en Orbite) se adjuntará a la ISS en un esfuerzo por evaluar con mayor precisión la teoría de Einstein de relativa e incrementar la precisión del Tiempo Universal Coordinado (UTC) entre otros experimentos de geodesia.

PHARAO es un reloj atómico de cesio de próxima generación con una precisión que corresponde a menos de un segundo de deriva cada 300,000 años. PHARAO será lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA) en 2013.

Los relojes atómicos son los dispositivos de cronometraje más precisos disponibles para la humanidad, pero son susceptibles a los cambios en la atracción gravitacional, como lo predice la teoría de Einstein, ya que el tiempo en sí mismo se desplaza por el tirón de la Tierra. Al colocar este preciso reloj atómico en órbita, el efecto de la gravedad de la Tierra se reduce permitiendo que PHARAO sea más preciso que el reloj basado en la Tierra.

Mientras relojes atómicos no son nuevos en órbita, como muchos satélites; incluyendo la red GPS (Sistema de Posicionamiento Global) contiene relojes atómicos, sin embargo, PHARAO estará entre los relojes más precisos jamás lanzados al espacio, lo que le permite ser utilizado para un análisis mucho más detallado.

Los relojes atómicos han existido desde los 1960, pero su creciente desarrollo ha allanado el camino para tecnologías cada vez más avanzadas. Los relojes atómicos forman la base de muchas tecnologías modernas de la navegación por satélite para permitir que las redes informáticas se comuniquen eficazmente en todo el mundo.

Red de computadoras recibir señales de tiempo de relojes atómicos vía Servidores de tiempo NTP (Protocolo de tiempo de red) que puede sincronizar con precisión una red informática dentro de unos pocos milisegundos de UTC.

A pesar de haber existido durante más de veinte años, el protocolo actual de tiempo preferido por la mayoría de las redes, NTP (Network Time Protocol) tiene algo de competencia.

Actualmente NTP se usa para sincronizar redes de computadoras usando servidores de tiempo de red (NTP servidores) Actualmente NTP puede sincronizar una red informática a unos pocos milisegundos.

El Precision Time Protocol (PTP) o IEEE 1588 se ha desarrollado para sistemas locales que requieren una precisión muy alta (a nivel nano-segundo). Actualmente este tipo de precisión está más allá de las capacidades de NTP.

PTP requiere una relación maestra y esclava en la red. Se requiere un proceso de dos pasos para sincronizar dispositivos usando IEEE 1588 (PTP). Primero, se requiere la determinación de qué dispositivo es el maestro, luego se miden las compensaciones y los retrasos naturales de la red. PTP utiliza el algoritmo Best Master Clock (BMC) para establecer qué reloj de la red es el más preciso y se convierte en el maestro mientras que todos los demás relojes se convierten en esclavos y se sincronizan con este maestro.

IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) describe IEEE 1588 o (PTP) como diseñado para "llenar un nicho no atendido por ninguno de los dos protocolos dominantes, NTP y GPS. IEEE 1588 está diseñado para sistemas locales que requieren una precisión muy superior a la que se puede lograr con NTP. También está diseñado para aplicaciones que no pueden soportar el costo de un receptor de GPS en cada nodo, o para el cual las señales de GPS son inaccesibles. "(Citado en Wikipedia )

El PTP puede proporcionar precisión en unos pocos nano segundos, pero la mayoría de los usuarios de la red no requieren este tipo de precisión, sin embargo, el uso de destino de PTP parece ser banda ancha móvil y otras tecnologías móviles ya que PTP admite la información del tiempo utilizado por funciones de informe de acuerdo de facturación y nivel de servicio en redes móviles.

Desde relojes de pulsera hasta relojes atómicos y servidores de tiempo NTP, la comprensión del tiempo se ha vuelto crucial para muchas tecnologías modernas, como la navegación por satélite y las comunicaciones globales.

Desde la dilatación del tiempo hasta los efectos de la gravedad a tiempo, el tiempo tiene muchas facetas extrañas y maravillosas que los científicos solo están empezando a comprender y utilizar. Aquí hay algunos hechos interesantes, raros e inusuales sobre el tiempo:

• El tiempo no está separado del espacio, el tiempo constituye lo que Einstein llamó el espacio-tiempo en cuatro dimensiones. El tiempo en el espacio puede deformarse por la gravedad, lo que significa que el tiempo se ralentiza cuanto mayor sea la influencia gravitacional. Gracias a relojes atómicos, el tiempo en la tierra se puede medir en cada pulgada siguiente sobre la superficie de la tierra. Eso significa que todos los pies de los cuerpos son más jóvenes que su cabeza a medida que el tiempo corre más lento cuanto más bajo llega al suelo.

• El tiempo también se ve afectado por la velocidad. La única constante en el universo es la velocidad de la luz (en el vacío) que es siempre la misma. Debido a las famosas teorías de la relatividad de Einstein, cualquiera que viaje a una velocidad cercana a la de la luz, un viaje hacia un observador que habría tomado miles de años habría pasado en segundos. Esto se llama dilatación del tiempo.

• No hay nada en la física contemporánea que prohíba el viaje en el tiempo tanto hacia adelante como hacia atrás en el tiempo.

• Hay 86400 segundos en un día, 600,000 en una semana, más de 2.6 millones en un mes y más de 31 millones en un año. Si vives para tener 70 años, habrás sobrevivido más de 5.5 mil millones de segundos.

• Un nanosegundo es una billonésima de segundo o aproximadamente el tiempo que tarda la luz en recorrer un pie 1 (30 cm).

• Un día nunca dura 24 horas. La rotación de la Tierra se está acelerando gradualmente, lo que significa que la escala de tiempo global UTC (tiempo universal coordinado) debe tener segundos intercalares añadidos una o dos veces al año. Estos segundos intercalares se contabilizan automáticamente en cualquier sincronización de reloj que utilice NTP (Protocolo de tiempo de red) como un dedicado servidor de tiempo NTP.

La sincronización del tiempo es crucial para muchas de las aplicaciones que hacemos a través de Internet en estos días; banca por Internet, reservas en línea e incluso subastas en línea, todas requieren sincronización de tiempo de red.

Si no se garantiza que sus servidores estén sincronizados adecuadamente, muchas de estas aplicaciones serían imposibles de lograr; las reservas de asientos podrían venderse más de una vez, las ofertas más bajas podrían ganar subastas por Internet y sería posible retirar sus ahorros del banco dos veces si no tuvieran la sincronización adecuada (bueno para usted, no para el banco).

Incluso las redes informáticas que a primera vista no dependen de transacciones sensibles al tiempo también deben sincronizarse adecuadamente, ya que sería casi imposible rastrear errores o proteger el sistema de ataques maliciosos si las marcas de tiempo difieren en varias máquinas de la red. .

Muchas organizaciones optan por usar servidores de tiempo de internet como fuente de UTC (tiempo universal coordinado): el reloj global controlado por el reloj atómico. Aunque hay muchos problemas de seguridad al hacerlo, como dejar un agujero en el firewall para comunicarse con el servidor de tiempo y no tener ninguna autenticación para el protocolo de sincronización de tiempo NTP (Network Time Protocol).

Sin embargo, al decir que muchos administradores de red todavía optan por utilizar servidores de tiempo en línea como una fuente UTC, independientemente de las implicaciones de seguridad, aunque hay otros problemas que los administradores deben tener en cuenta. En Internet hay dos tipos de servidor de tiempo: el estrato 1 y el estrato 2. Los servidores Stratum 1 reciben una señal de tiempo directamente de un reloj atómico, mientras que los servidores de estrato 2 reciben una señal de tiempo de un servidor 1 de estrato. La mayoría de los servidores 1 de estrato de Internet están cerrados, lo que no está disponible para la mayoría de los administradores y puede haber cierta falta de precisión en el uso de un servidor 2 de estrato.

Para obtener la información de sincronización más precisa, segura y precisa servidores de tiempo externos NTP son la mejor opción, ya que se trata de dispositivos 1 de estratos que pueden sincronizar cientos de máquinas en una red a la misma hora UTC.