Способы определения точного времени¶
Точное время — это сведения о текущем моменте, приведённые к определённой шкале отсчёта и обладающие заданной точностью. В быту точностью считается соответствие реального времени с точностью до секунды, в научных и технических задачах — до долей микросекунды и меньше. Определение точного времени опирается на первичные эталоны — атомные и квантовые часы, — и осуществляется средствами радио, спутниковой навигации, интернета и наземных служб точного времени.
¶История измерения времени
Долгое время точным временем считались показания астрономических часов обсерваторий, синхронизируемых по наблюдениям звёзд. В XIX веке для синхронизации железнодорожного движения и телеграфа в ряде стран были созданы службы точного времени, рассылавшие сигналы по телеграфным линиям. В России систематическая служба времени была организована в 1880-е годы в Пулковской обсерватории, которая до 1917 года оставалась главным эталоном времени страны.
С появлением радиовещания в 1920-е годы стало возможным передавать сигналы точного времени на большие расстояния. В СССР радиомаяки точного времени начали работать в 1930-е годы; особенно известны сигналы РВ-66, передававшиеся из Москвы на частоте 5000 кГц, и позже — РВ-68. Эти сигналы принимались радиолюбителями и морскими судами для сверки часов.
¶Современные эталоны времени
Основу современной шкалы UTC (Всемирное координированное время) составляют около 400 атомных часов, распределённых по обсерваториям и метрологическим институтам мира. В России вклад в формирование UTC вносит Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева (ВНИИМ) в Санкт-Петербурге и ряд других институтов. Национальная шкала UTC(SU) поддерживается и рассылается ВНИИМ и Институтом прикладной астрономии РАН.
Атомные часы работают на принципе резонансного поглощения излучения атомами цезия-133: секунда определена как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями основного состояния атома цезия. Более точные оптические стандарты используют ионы стронция, алюминия и другие системы, но для шкалы UTC пока применяется цезиевый эталон.
¶Спутниковая навигация
Наиболее доступный способ узнать точное время — использовать сигналы спутниковых навигационных систем: ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou. Каждый спутник несёт на борту атомные часы, и передаваемый сигнал содержит метку времени с точностью в миллиардные доли секунды. Приёмник, вычисляя своё положение, одновременно синхронизирует собственные часы со спутниковыми, достигая точности порядка 10–100 наносекунд.
ГЛОНАСС — российская глобальная навигационная спутниковая система, развиваемая с 1970-х годов и обеспечивающая глобальное покрытие с середины 2010-х. Для получения времени достаточно приёмника, даже без определения координат: во многих смартфонах функция синхронизации по ГЛОНАСС и GPS реализована по умолчанию.
¶Радиосигналы точного времени
Радиомаяки точного времени продолжают работать и в XXI веке. В России сигналы рассылает Радиотехнический институт (РТИ) через сеть передатчиков «РВ» и «РБ». Передатчик «РВ» в Москве на частоте 6666 кГц и другие станции сети вещают стандартные сигналы времени, доступные радиоприёмникам.
В Европе работает система DCF77 — длинноволновый передатчик в Майнфлингене (Германия) на частоте 77,5 кГц, покрывающий большую часть континента. Сигнал несёт кодированные сведения о текущем времени и автоматически синхронизирует настенные радиочасы.
¶Интернет-протокол NTP
Для компьютерных систем основным средством синхронизации является протокол NTP (Network Time Protocol), разработанный Дэвидом Миллсом в 1980-е годы. Клиент NTP запрашивает время у одного или нескольких серверов и вычисляет задержку передачи, компенсируя её. Точность синхронизации по локальной сети — до миллисекунд, через интернет — до десятков миллисекунд.
В России работают публичные NTP-серверы, в том числе ntp1.vniim.ru и ntp2.vniim.ru (ВНИИМ), pool.ntp.org с российскими зеркалами. Операционные системы Windows, macOS, Linux и мобильные платформы по умолчанию обращаются к NTP-серверам при подключении к сети.
¶Часы и календарь
Для повседневного определения времени используют наручные и настенные часы, смартфоны, компьютеры. Смартфоны синхронизируются автоматически через сотовую сеть (протокол NITZ), спутниковую навигацию и интернет. Механические часы требуют ручной сверки, их точность зависит от качества механизма и условий эксплуатации.
Следует учитывать разницу часовых поясов: Россия разделена на 11 часовых поясов, и «точное время» всегда определяется относительно конкретного пояса или UTC. Переход на летнее время в России отменён в 2014 году.