Omregning fra 2 Mikrohertz til Terahertz

Information om Mikrohertz (µHz)

Mikrohertzen er en frekvensenhed, der svarer til en milliontedel hertz. Symbolet er µHz. Én mikrohertz er én cyklus pr. million sekunder, godt elleve og et halvt døgn, så enheden måler fænomener, der vender tilbage på uger, måneder eller år.

Asteroseismologien er der, hvor den bruges mest. Stjerner svinger, og frekvenserne af disse svingninger afhænger af deres indre opbygning på samme måde, som en klokkes tonehøjde afhænger af form og godstykkelse. Sollignende stjerner klinger ved nogle tusinde mikrohertz, røde kæmper ved nogle titaller og de største udviklede stjerner under et. Rumteleskoper som Kepler og TESS målte disse frekvenser for hundredtusinder af stjerner ved at se deres lysstyrke variere med få milliontedele.

Teknikken giver størrelser, som ingen anden metode kan levere. Ud fra svingningsspektret udleder en astronom en stjernes masse, radius og alder, og en stjernes alder er ellers næsten umulig at bestemme. Sådan fastlægges i dag aldrene på stjerner med planeter og dermed på deres planetsystemer.

Også gravitationsbølgeastronomien har gjort krav på båndet. Det planlagte rumobservatorium LISA skal være følsomt mellem omkring 100 mikrohertz og én hertz, et område, der rummer sammensmeltende supermassive sorte huller og de mange tusinde tætliggende dobbelthvide dværge i vores egen galakse. Jordbaserede detektorer når ikke disse frekvenser, fordi seismisk støj drukner dem.

Geofysikken bruger enheden til de langsomste tidevandskomponenter, herunder de fjortendages og månedlige månetidevand og de halvårlige og årlige soltidevand, som tilsammen giver de langperiodiske variationer, tidevandsvarsler må regne med. Polbevægelsen, vaklen i Jordens rotationsakse, har en periode på fjorten måneder svarende til omkring 0,8 mikrohertz.

Klima- og havforskningen når endnu længere ned. El Niño-sydlige oscillation vender uregelmæssigt tilbage hvert andet til hvert syvende år, langt under en hundrededel mikrohertz, og lange iskerner opløser endnu langsommere cyklusser.

Jorden selv giver et lærebogseksempel. Dens rotationsakse vandrer i en lille cirkel med en periode på omkring 433 døgn, den Chandlerske vaklen der blev opdaget i 1891, hvilket er en frekvens på omkring 0,027 mikrohertz. At påvise den krævede årtiers positionsastronomi, for et så langsomt signal kan kun skilles fra driften ved at iagttage mange cyklusser. Det er båndets almindelige vilkår: en måling ved en mikrohertz kræver en optegnelse på mindst nogle millioner sekunder, helst nogle titals millioner, så instrumenter må være stabile i årevis, før deres data kan læses. Enheden hører derfor til de tålmodige videnskaber og ikke til de hurtige.

Én mikrohertz svarer til 0,000001 hertz, én cyklus pr. million sekunder eller 1000 nanohertz.

Information om Terahertz (THz)

Terahertzen er en frekvensenhed, der svarer til tusind milliarder hertz. Symbolet er THz. Den optager kløften mellem de højeste radiofrekvenser og det laveste infrarøde lys, et område, der i størstedelen af det tyvende århundrede var så svært at frembringe eller påvise, at det blev kaldt terahertzkløften.

Vanskeligheden var praktisk og ikke teoretisk. Elektroniske oscillatorer løber tør over nogle hundrede gigahertz, fordi ladningsbærerne ikke når at svare, mens optiske kilder som lasere mister virkningsgrad under det infrarøde. Båndet derimellem havde ingen bekvem teknik på nogen af siderne og forblev i årtier den mindst udforskede del af det elektromagnetiske spektrum.

Det ændrede sig med ultrahurtige lasere og fotoledende antenner, der frembringer terahertzimpulser ved at belyse en halvleder med en laserimpuls på få femtosekunder. Terahertzspektroskopi i tidsdomænet måler i dag materialers svar over hele båndet, og teknikken er blevet et gængs redskab i materialevidenskaben.

Sikkerhedskontrol er den mest kendte anvendelse. Terahertzstråling går gennem tøj, papir, plast og keramik, men standses af metal og opsuges af vand, og dens energi pr. foton er alt for lav til at ionisere noget, så den kan afbilde skjulte genstande uden røntgenstrålingens risici. Kropsskannere i lufthavne bygger på det princip.

Molekylspektroskopien bruger båndet, fordi mange store molekyler har rotations- og vibrationstilstande her. Sprængstoffer og narkotika har karakteristiske terahertzsignaturer, og teknikken bruges i lægemiddelindustriens kvalitetskontrol til at skelne krystalformer, som andre metoder gør ens. Kunstkonservering anvender den til at se under farvelag uden at røre et lærred.

Astronomien observerer ved disse frekvenser fra høje, tørre steder eller fra kredsløb, fordi atmosfærens vanddamp opsuger terahertzstråling kraftigt. Koldt støv og molekylgas i stjernedannende områder stråler her, og derfor bygges observatorier i stor højde i Chile og ved Sydpolen.

Kommunikationsforskningen er begyndt at trænge ind i båndet. Datatakter vokser med den rådige båndbredde, og over 100 gigahertz er der langt mere plads end derunder, så laboratorier har vist trådløse forbindelser, der bærer hundreder af gigabit i sekundet ved frekvenser nær en terahertz. Hindringen er, at vanddamp stærkt opsuger disse bølger og begrænser en forbindelse til nogle hundrede meter i klar luft og til betydeligt mindre i regn. Det binder teknikken til korte spring: forbindelser mellem tagantenner, strækninger inde i et datacenter, eller den sidste strækning mellem en lygtepæl og en bygning, og ikke noget der ligner en radioudsendelse.

Én terahertz svarer til tusind milliarder hertz, 1000 gigahertz eller en bølgelængde på cirka 0,3 millimeter.