Contando los segundos

Si vas por la calle y paras a alguien para preguntarle la hora, puedes encontrarte tres tipos de respuesta:

  1. “Son las tres menos cuarto”
  2. “Son las quince cuarenta y siete”
  3. “¡No tengo dinero! ¡No me atraques! ¡No me atraques!”

Por tanto, si no contamos a la gente que se cree todo lo que sale en la tele y vive aterrorizada de sus semejantes, vemos que hay dos tipos de personas: unos se conforman con saber la hora con una precisión de unos tres o cuatro minutos, mientras que los otros quieren tener la hora más exacta posible. Esta historia no va sobre los primeros, sino sobre los segundos (al fin y al cabo, las historias sobre gente con rarezas son mucho más entretenidas que las historias sobre la gente normal).

Para tener la hora exacta, uno no necesita más que sincronizar su reloj con un reloj más exacto. Muchos utilizan el teletexto o las señales horarias de la radio para poner su reloj en hora de vez en cuando. Los que estamos verdaderamente obsesionados, no obstante, necesitamos algo todavía más exacto.

Los relojes más exactos que existen hoy en día son los relojes atómicos, que no funcionan con energía nuclear, sino midiendo las frecuencias de ciertas señales de radio que emiten los átomos cuando sus electrones ganan o pierden energía (o algo así: no voy a seguir explicando estas cosas de las que no sé nada y además mi hermano va a acabar riéndose de mi). La cuestión es que esas frecuencias son constantes, así que con un máser (que viene a ser una especie de láser de microondas — toma simplificación) se pueden amplificar las señales y se puede contar el número de oscilaciones. El resultado es un reloj extremadamente exacto (un segundo en varios millones de años). Lo malo es que es tan caro como suena, por lo que de momento no me compraré uno.

Es una suerte, por lo tanto, que existan maneras de sincronizar un reloj normal con la señal procedente de un reloj atómico. El resultado es un reloj barato pero que puede garantizar que la hora es exacta en una fracción de segundo.

Radio

En varios países, entre ellos España, existen unas emisoras de radio muy especiales. Éstas no emiten música, ni noticias, sino la hora.

Estas emisoras están conectadas a un reloj atómico, y emiten continuamente un chorro de datos. Estos datos vienen a decir el equivalente electrónico a “cuando suene la señal serán las nueve horas, cuarenta y cinco minutos y treinta segundos, ¡bip!”.

Existen muchos relojes capaces de sintonizar las señales de estas emisoras. Generalmente se sincronizan un par de veces al día, por lo que el reloj nunca podrá adelantar o atrasar demasiado antes de que llegue la siguiente sincronización.

GPS

Como es sabido, GPS es el “sistema de posicionamiento global”: un sistema de satélites que permite localizar la posición de un receptor GPS con bastante precisión. Los satélites están en órbita, continuamente emitiendo señales que son descodificadas por el receptor. A partir de estas señales, el receptor puede medir la distancia hasta cada uno de los satélites. Sabiendo en qué punto del espacio está cada satélite y la distancia hasta él se puede calcular la posición del receptor.

Un ingrediente indispensable en este sistema es un reloj preciso: para calcular la posición del receptor hay que conocer antes las posiciones exactas de los satélites, y para calcular las posiciones exactas de los satélites hay que conocer la hora exacta. Una manera de conocer la hora exacta es emplear un reloj atómico, pero como ya he dicho éstos son caros. Al menos, son más caros que los receptores GPS, así que está claro que los receptores GPS no tienen relojes atómicos dentro.

Los satélites, en cambio, sí son más caros que un reloj atómico, y en efecto, cada satélite porta varios relojes atómicos, que se mantienen sincronizados entre si y con varios relojes atómicos en tierra. La idea es que los relojes de todos los satélites tengan la hora exacta en cada momento, que es transmitida continuamente por cada satélite. El receptor GPS recibe señales de varios satélites, y utiliza éstas para estimar la hora actual, y, a partir de ésta, las posiciones de los satélites y, finalmente, la posición del receptor.

Lo bueno es que, si se conoce la posición exacta del receptor GPS, se puede emplear como reloj con casi tanta precisión como un reloj atómico, pero muchísimo más barato.

NTP

Los ordenadores también tienen relojes dentro. Estos relojes no son atómicos, sino de cuarzo, y muchas veces tienen una precisión atroz: he visto ordenadores que adelantaban o atrasaban hasta un segundo por día. Hay muchas aplicaciones que requieren que los ordenadores pertenecientes a la misma red tengan los relojes sincronizados, y para estas aplicaciones una precisión tan baja no es aceptable.

Para solucionarlo, un grupo de barbudos inventó NTP, que son las siglas en inglés de “protocolo de hora de la red”. (¿Te crees que lo de “barbudos” es broma? Aquí hay una foto del inventor de NTP.)

NTP es un sistema para sincronizar el reloj de un ordenador con otro reloj que sirve de referencia. Funciona comparando la hora que tiene el ordenador a sincronizar con la hora del reloj de referencia, y después haciendo que el reloj del ordenador vaya más rápido o más despacio hasta que ambos relojes tengan la misma hora y vayan a la misma velocidad.

Por supuesto, NTP incluye sistemas para compensar el retardo en la red entre el ordenador y el reloj y para calcular la magnitud del error en la hora local, así que no sólo puedes saber qué hora es, sino cómo de exacta es esa hora.

Con NTP, un ordenador se sincroniza primero con una fuente de tiempo exacta, como un reloj atómico o un receptor GPS. Este ordenador se denomina “stratum 1”. Otros ordenadores pueden sincronizarse con este ordenador “stratum 1”; estos ordenadores se denominan “stratum 2”. Si otros ordenadores se sincronizan con un ordenador “stratum 2”, serán “stratum 3”, y así sucesivamente. Como se puede imaginar uno, cuanto mayor sea el número de “stratum”, menos precisa será la hora, pero casi siempre lo será lo suficiente para cualquier cosa que se quiera hacer.

NTP es lo que utilizo yo para satisfacer mi afán de tener el reloj en hora. Ahora mismo, mi ordenador está sincronizado con otro que toma la hora de un receptor GPS, ¡con una precisión de 1 milésima de segundo! Con esta precisión, no he de temer llegar tarde a una cita por culpa de mi reloj ;-)

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E tén despertador?

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