我的计算机是从哪里获取时间的?- Tony Finch

内容

本周我在鹿特丹参加了RIPE会议。周五上午,我进行了一场名为我的计算机是从哪里获取时间的?的闪电演讲。RIPE会议网站上有我的幻灯片副本和演讲视频;这是幻灯片的博客化低分辨率版本,附有粗略和不精确的文字记录。

我写了一封跟进笔记,“‘我的电脑时间是从哪里获取的?’这个问题是从哪里来的?”,关于我演讲中遗漏的一些内容。


Where does my computer get the time from?

我的计算机从哪里获取时间?


from NTP

来自NTP - 这里是一个NTP数据包的图片


David Mills surrounded by clocks

这里放翻译好的文字


Where does my computer get the time from? NTP

简单问题,简单回答,结束谈话?不!

让我们剥去一些层...


Where does NTP get the time from? NTP

stratum 3 NTP 服务器从 stratum 2 NTP 服务器获取时间,

stratum 2 NTP 服务器从 stratum 1 NTP 服务器获取时间,

stratum 1 NTP 服务器从某个参考时钟获取时间

也许是英国的 MSF 或德国的 DCF77 这样的无线电信号

但在大多数情况下,参考时钟可能是GPS接收器


Where does NTP get the time from? GPS

这里有一个GPS定时接收器


Where does NTP get the time from? GPS

这里是一颗GPS卫星


Where does GPS get the time from?

GPS的时间是从哪里获取的?


Schriever space force base entrance sign

科罗拉多州的施里弗空军基地

他们在施瑞弗负责照看许多不同的绝密卫星和其他设备,正如你可以从所有任务标志看到的那样


Schriever space force base aerial photo

所以你无法靠近拍摄一张好照片


Where does Schriever SFB get the time from?

谢里弗空军基地从哪里获得时间?


racks of time-keeping equipment with smart blue blanking panels

美国海军天文台备用主钟位于科罗拉多州的施里弗


the USNO main building

美国海军天文台备用主钟从华盛顿特区的美国海军天文台获取时间


where does the USNO get the time from?

有三个答案


USNO atomic clocks

第一个答案是原子钟,很多原子钟

在背景中有数十台机架式铯原子钟

在前景中,黑色的盒子里装有氢钟


more USNO atomic clocks

这些闪亮的圆柱体是铷喷泉


aerial photograph of the USNO campus, which is a perfect circle

美国海军天文台拥有如此之多的原子钟,以至于他们专门建造了整栋楼来放置这些钟。

当我准备这次演讲时,我在苹果地图上注意到美国海军天文台校园中间有一个巨大的建筑工地。原来他们正在建造一个新的时钟大楼;他们时钟精度的主要限制是环境稳定性:温度、湿度等,因此新建筑将配备严格的空气处理设备。


where does the USNO get the time from?

第二个答案是,世界协调时间(UTC)是原子钟时间和地球自转时间之间的糟糕妥协


the Paris observatory

因此,美国海军天文台从设在巴黎天文台的国际地球自转服务获取时间

每年两次,IERS 发布公告 C,其中说明未来六个月是否会有闰秒;为了与地球自转同步,会向世界协调时间(UTC)中添加(或者可能移除)闰秒。


where does the IERS get the time from?

IERS遍布多个组织,这些组织为其科学工作做出贡献

例如,您可以订阅IERS公告A,这是一个每周发布的通知,详细介绍了地球定向参数。


the USNO main building

美国海军天文台发布公告A

他们需要知道GPS卫星下方地球的确切方向,以便提供精确定位


where does the USNO get the time from?

第三个答案是,美国海军天文台如何知道其原子钟运行良好?


the pavillion de breteuil

该信息来自于位于巴黎的国际度量衡局,他们维护全球标准时间UTC


where does the BIPM get the time from?

BIPM如何确定UTC时间?


Circular T

国际度量衡局从世界各国的国家计时实验室收集时间测量数据,并利用这些数据确定官方的协调世界时(UTC)。

定期他们会发送Circular T,其中包含有关官方UTC和各国家时间实验室的UTC之间差异的信息


diagram of the new SI

国际计量局负责维护由国际度量衡大会定义的国际单位制

国际度量衡大会是由1875年米制公约建立的国际条约组织


diagram of the SI highlighting the second

UTC 是基于铯原子的量子测量实现的国际时间单位 SI


where did the CGPM get the time from?

这个神奇的数字,大约9.2 GHz,是从哪里来的?


Essen and Parry standing next to their atomic clock

1955年,路易斯·埃森(右)和杰克·帕里(左)建造了第一台铯原子钟

秒的当前定义来自于这个时钟的校准


where did Essen and Parry get the time from?

在原子钟出现之前,秒的定义基于天文学,因此埃森和帕里需要天文学家的帮助,以确定他们的时钟按照现有的时间标准走得有多快


the USNO main building

他们得到了美国海军天文台天文学家的帮助


Markowitz and Essen

William Markowitz通过观察天空来测量时间,而Louis Essen通过观察他的原子钟来测量时间,为了使他们的测量结果相关联,他们都收听了由华盛顿特区国家标准局播出的WWV无线电时间信号

这个项目历时3年,1955年至1958年


where did Markowitz get the time from?

Markowitz正在测量“儒略秒”

1952年,国际天文学联合会改变了时间的定义,不再基于地球绕其轴的旋转,而是基于地球绕太阳的轨道。

在1930年代,他们发现地球的自转并不完全均匀:它会略微减速和加速

时钟现在比地球的自转更精确,因此星历秒成为了一种新的更精确的时间标准


where did the IAU get the time from?

儒略日秒基于天文历表,这是太阳系的数学模型


tables of the motion of the earth on its axis and around the sun

19世纪末,西蒙·纽康布制作了标准星历表

他收集了大量历史天文数据,用来建立他的数学模型

直到1980年代中期仍然保持标准


Simon Newcomb

这里有一张西蒙·纽康的照片

他是一个英俊的维多利亚时代绅士

他在哪工作?


the USNO main building

在美国海军天文台!

(和美国航海年历办公室)


the Royal Greenwich Observatory

我现在已经用完了所有的图层:在此之前,通过观察星星穿越天空来更直接地设置时钟

所以,总结一下我的讲话,我的计算机时间是从哪里获取的?

它并是从皇家格林威治天文台获取的!

总结
本文总结了一场RIPE会议上的闪电演讲,主题是“我的计算机时间是从哪里获取的?”演讲者介绍了NTP协议、David Mills发明的NTP、NTP服务器层级结构、GPS卫星时间接收器、美国海军天文台的原子钟、国际地球自转服务、国际度量衡局确定UTC的过程,以及第一台铯原子钟的建造过程。文章详细解释了时间标准的来源和演变过程,展示了时间测量的科学背景和技术发展。