电脑的时间从哪里来的？
作者：Tony Finch
本周我在鹿特丹参加 RIPE 会议。周五上午我做了一个闪电演讲，题为 “我的电脑的时间到底来自哪里？”
RIPE 会议网站上有我的幻灯片和演讲视频；本文是幻灯片的博客化低分辨率版本，并附带粗略且不完全准确的文字稿。
我还写了一篇后续文章：《“我的电脑的时间到底来自哪里？” 这句话本身又来自哪里？》，补充了一些我在演讲中没讲的内容。
我的电脑的时间来自哪里？
来自NTP——下面是一个 NTP 数据包的图片
这是发明 NTP 的 David Mills 的照片。
简单的问题，简单的答案，这就结束？
不！让我们继续打破砂锅问到底……
Stratum 层级
- Stratum 3 NTP 服务器从 Stratum 2 获取时间
- Stratum 2 从 Stratum 1 获取时间
- Stratum 1 从某种参考时钟获取时间
参考时钟可能是：
- 英国的 MSF 电台信号
- 德国的 DCF77 电台信号
但在大多数情况下，参考时钟其实是：
GPS 接收器
这里是一台 GPS 授时接收器，这里是一颗 GPS 卫星。
GPS 的时间来自哪里？
来自科罗拉多州 Schriever 太空军基地。
他们在 Schriever 管理着许多不同的绝密卫星和其他设备，从这些任务徽章就能看出来，所以你根本无法靠近拍到好照片。
Schriever 太空军基地的时间来自哪里？
来自美国海军天文台（USNO）备用主时钟（Alternate Master Clock），它就设在科罗拉多州 Schriever。
备用主时钟的时间来自哪里？
来自美国海军天文台（USNO）主站，位于华盛顿特区。
所以有三个答案
答案一：原子钟
USNO 有大量原子钟。
背景里是几十台机架式铯束钟；
前景的黑盒子里是氢微波激射器；
这些闪亮的圆柱体是铷喷泉钟。
这些闪亮的圆柱体是铷喷泉钟。
these shiny cylinders are rubidium fountains
USNO 的原子钟多到需要专门的建筑来放。
我准备演讲时注意到 Apple Maps 显示 USNO 校区中央有一个巨大的工地。
原来他们正在建一个新的高级钟楼；
原子钟精度的主要限制是环境稳定性：温度、湿度等。
所以新建筑会有非常强大的空气处理系统。
答案二：UTC 是一个糟糕的折中方案
UTC 是原子钟时间与地球自转时间之间的折中。
so the USNO gets the time from the international earth rotation service, which is based at the Paris Observatory
因此 USNO 需要从国际地球自转服务（IERS）获取地球自转相关信息，该机构位于巴黎天文台。
每年两次，IERS 会发布Bulletin C，说明六个月后是否会插入（或删除）闰秒。 闰秒用于让 UTC 与地球自转保持同步。
the IERS is spread across several organizations which contribute to its scientific work
IERS 的科学工作由多个组织共同承担。
例如，你可以订阅IERS Bulletin A，这是每周发布的地球定向参数精确数据。
Bulletin A 是由美国海军天文台发布的。
他们需要知道地球在 GPS 卫星下方的精确姿态，以便提供精确定位。
答案三：USNO 如何知道自己的原子钟是否正常？
这来自国际计量局（BIPM），位于巴黎，负责维护全球标准 UTC。
BIPM 如何确定 UTC？
BIPM 收集全球各国家计时实验室的时间测量数据，并用这些数据确定官方 UTC。
他们会定期发布Circular T，其中包含官方 UTC 与各国家实验室 UTC 之间的偏差信息。
the BIPM is responsible for maintaining the international system of units, which is defined by the general conference on weights and measures
BIPM 负责维护国际单位制（SI），由国际计量大会（CGPM）定义。
CGPM 是 1875 年《米制公约》建立的国际条约组织。
UTC 是 SI 秒的实现，而 SI 秒基于铯原子的量子跃迁测量。
这个神奇的数字（约 9.2 GHz）从何而来？
1955 年，Louis Essen（右）和 Jack Parry（左）制造了第一台铯原子钟。
当前秒的定义来自对这台钟的校准。
在原子钟之前，秒的定义基于天文学，因此 Essen 和 Parry 需要天文学家的帮助来确定他们的钟相对于当时标准的走时速度。
他们得到了美国海军天文台天文学家的帮助。
他们是如何合作的？
- William Markowitz 通过观测天空测量时间
- Louis Essen 通过原子钟测量时间
- 为了关联两者的测量，他们都监听美国国家标准局（NBS）在华盛顿特区广播的WWV 时间信号
这个项目持续了三年（1955–1958）。
Markowitz 测量的是“历书秒”（ephemeris second）
1952 年，国际天文学联合会改变了时间定义： 不再基于地球自转，而是基于地球绕太阳公转。
因为 1930 年代人们发现地球自转并不均匀：会略微加速或减速。 而钟表已经比地球自转更精确，因此历书秒成为新的、更精确的时间标准。
历书秒基于天文历表（ephemeris），即太阳系的数学模型。
标准历表由 Simon Newcomb 在 19 世纪末制作，他收集了大量历史天文数据来构建模型。 该模型一直沿用到 1980 年代中期。
这是 Simon Newcomb 的照片，一位典型的维多利亚时代绅士。
他在哪里工作？
美国海军天文台！（以及美国航海年鉴办公室）
在此之前，时间的设定更直接： 看星星在天空中经过子午线。
我的电脑的时间来自哪里？它不是来自格林尼治皇家天文台！
结论
你的电脑时间来自一条跨越 电脑 → NTP → GPS → 美国军方 → 原子钟 → 国际计量体系 → 天文学 的巨大链条，而不是来自格林尼治天文台。
原文：https://dotat.at/@/2023-05-26-whence-time.html
