4.世界标准时间UTC是怎么来的？

1、时间概念的出现

从遗传学的角度来看，时间的概念从远古狩猎时代就产生了，因为它关系到族群的生死存亡。

狩猎时代的人们需要长途跋涉去打猎，在没有任何工具的情况下会遇到两个非常严重的问题：

所以为了生存，我们必须解决以上两个棘手问题。 没有任何工具，我们只能观察“太阳”和“月亮、星星”

古人的智慧是如此惊人，他们在没有精密工具的情况下获得了上述时间测量系统，尽管他们并不知道其背后太阳系的运行原理

伽利略之后，人们逐渐明白了其背后的真正原理：

2. 制造钟表来表达时间

在确认了天文学规律后，人们开始制造“钟”来显示时间。

钟表的原理也在不断演变，从宏观的天文尺度到微观的原子尺度

1927年，人们在英国伦敦格林威治天文台观察并建立了第一套世界时间标准，称为平均时间，简称GMT。

后来发现地球的自转速度也是“不均匀”的。 地球自转受潮汐、地壳运动、冰川融化、地震等自然现象的影响，越来越慢！

宏观不准确，怎么办，开始投资微观世界。

3.原子钟

事实上，我们对“秒”的定义本质是想要一个“完全稳定”的周期，期望每一秒都是固定的“等长”。

在微观层面，是否存在一种运动周期“高度稳定”且不受外界环境影响的元素？

每个原子都有一个原子核，高速电子在原子核外层层排列。 当原子受到电磁辐射时，其轨道电子可以从一个位置“跳跃”到另一个位置，这在物理学中称为“跳跃”。 飞跃”。

人们发现，当原子中的电子发生跃迁时，原子会吸收或发射一定能量的“电磁波”。 这种电磁波是一种“周期性运动”。 我们也可以将其视为原子内部的“振荡”。

基于这个原理，科学家们开始不断地实验和研究，试图找到一种运动中“周期短、稳定性高”的原子。

最后，科学家发现确实存在这样一种原子：铯（sè）原子，它的内部振荡周期比其他原子更短、更稳定，而且这个过程基本不受环境因素的干扰。

随后，科学家以之前定义的“秒”为基础，测量了一秒内铯原子内部电子周期性运动的“次数”，测得的结果是次（91亿+次）。

基于此，科学家们决定“抛弃”原来基于天文测量的秒，重新定义“秒”的持续时间，也就是这种高度稳定的运动周期。

因此，1967年，国际度量衡会议决定采用铯原子跃迁周期持续时间的定义为1秒！

而根据这种铯原子的振荡制造出来的时钟就被称为“原子钟”。 它的计时精度非常高，2000万年误差在1秒以内！

4.世界标准时间UTC是怎么来的？

现在，科学家们制定了两套时间标准：

天文世界时：基于天文现象+时钟计时，始终与地球自转时间相匹配，与日出日落相匹配，符合人们的生产生活。 国际原子时：以原子钟为基础的计时，精度高，误差小，适合科学实验。

两套标准之间存在误差。 如果没有调整，几千年后，当中午阳光照射的时候，原子钟已经到了晚上八点！

如何解决两组时间之间的直接误差？ 答案就是定期调整！

如果我们发现两者相差太大，我们就会“人为”调整时钟（增加一秒或减去一秒），使两者相差不超过0.9秒。

这个操作过程相当于让快的时钟为慢的世界时间“等待”一段时间。

而增加的一秒，科学家将其定义为“闰秒”。

当然，当地球自转速度变快时，这里减去一秒也是可以的，即从23:59:58直接跳转到00:00:00。 但这种情况比较少见。 大多数情况下，地球的自转速度越来越慢。

目前，全球已新增27次闰秒，最新一次闰秒调整由北京时间2023年1月1日07:59:59改为07:59:60秒。

这样做的好处是，这个时钟每一秒的计时还是准确的，而且还考虑到了日常生活中使用的世界时间，一石二鸟！

由于这个时钟是基于原子时+世界时“协调”的，所以科学家将其定义为协调世界时（简称UTC）。

至今，科学家制定的这套时间标准，就是我们今天仍在使用的“标准时间”！

5、电脑时间自动校准

电脑内部有一种叫做“晶体振荡器”的东西，当对其施加电压时，它就会以固定的频率振动。

但这种振动频率的“稳定性”取决于其制造工艺和外界环境的影响。

出于成本考虑，制表工艺并没有那么高，因此更容易出现错误。 虽然计算机制造工艺要求较高，但其内部晶振也会受到“温度”变化的影响，在工作过程中也会出现误差。

因此，我们现在使用的计算机都具有时间“自动校准”的功能。 但如何校准呢？

时间服务器最初通过国家授时中心同步时间，然后向其他终端提供时间同步服务。

那么我们的电脑如何与其保持同步呢？ 由于数据在网络传输过程中也需要时间，这个时间也会影响时间的准确性。

于是人们想到了一个解决办法。 计算机在进行时间校准时，还需要计算网络延迟，最终“修正”同步时间，以减少误差。

现在，已经有一个软件可以完成这一切。 如果你了解一些运维相关的工作就会知道，我们部署应用的服务器上会启动一个“自动校准”时间服务。 这个服务就是NTP（Time），可以保证每台机器的时间与时间服务器同步。

NTP如何同步服务器时间？

这里涉及到2个关键点：

如何与NTP同步时间？ 同步时间时，会影响正在运行的程序吗？

简单来说，NTP通过在网络报文上打上“时间戳”来校正本地时间，然后配合网络延迟的计算。

它有一个基本假设：双向延迟误差是等效的

现在有T1、T2、T3、T4，希望得到t来调整客户端时钟：

假设NPT请求报文和回复报文的传输时延相等，即d1=d2，则可求解如下：

通过上面的公式，计算出t后，计算出本机与标准时间的误差，所以+t就得到了标准时间

6. 世界时区是如何产生的？

我们常听到的“格林威治标准时间”（简称GMT）指的是世界时间，因为世界时间是在英国伦敦格林威治天文台计算的！

好了，今天的主题就讲到这里吧，不管如何，能帮到你我就很开心了，如果您觉得这篇文章写得不错，欢迎点赞和分享给身边的朋友。

kanqiu普通

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