Omregning fra Nanohertz til Kilohertz

Information om Nanohertz (nHz)

Nanohertzen er en frekvensenhed, der svarer til en milliarddel hertz. Symbolet er nHz. Én nanohertz er én cyklus pr. milliard sekunder, knap toogtredive år, så en enkelt svingning ved denne frekvens varer længere end de fleste arbejdsliv.

Næsten intet bruger den, og så blev den i 2023 en af fysikkens mest omtalte enheder. Flere samarbejder om pulsartidtagningsnet, der arbejdede uafhængigt på fire kontinenter, rapporterede tegn på en baggrund af gravitationsbølger i nanohertzbåndet. Signalet synes at komme fra par af supermassive sorte huller, der kredser om hinanden i midten af sammensmeltede galakser gennem hele universets historie.

Måleteknikken er bemærkelsesværdig. Millisekundpulsarer er neutronstjerner, der drejer hundredvis af gange i sekundet og udsender en stråle, som stryger forbi Jorden med en overordentlig regelmæssighed, der måler sig med atomure. En gravitationsbølge, der går gennem galaksen, strækker og presser rummet mellem Jorden og hver pulsar og ændrer pulsernes ankomsttider med et par hundrede nanosekunder. Ved at overvåge snesevis af pulsarer i to årtier og lede efter et bestemt mønster af samvariation mellem dem påviser astronomer bølger, hvis bølgelængder måles i lysår.

Ved disse frekvenser ville intet instrument kunne arbejde på anden måde. En detektor skal have en størrelse, der kan sammenlignes med den bølgelængde, den søger, og en gravitationsbølge på én nanohertz har en bølgelængde på snesevis af lysår. Galaksen selv er apparatet, og pulsarerne er dens mærker.

Ellers optræder enheden kun i de allerlangsomste af naturens cyklusser. Jordaksens præcession tager omkring 26 000 år, cirka 1,2 nanohertz. Banevariationerne i excentricitet, aksehældning og præcession, der giver istiderne deres takt, Milankovitch-cyklusserne, spænder fra omkring 0,5 nanohertz ned til en tiendedel af det.

Under nanohertzen bliver selve frekvensbegrebet trangt, eftersom intet er iagttaget længe nok til, at en hel cyklus er set, og værdien udledes af teorien i stedet for at blive talt.

Én nanohertz svarer til 0,000000001 hertz, én cyklus pr. milliard sekunder eller 0,001 mikrohertz.

Information om Kilohertz (kHz)

Kilohertzen er en frekvensenhed, der svarer til 1000 hertz. Symbolet er kHz. Den dækker den øvre del af menneskets hørelse og den laveste del af radiospektret, hvilket gør den til mødested for to meget forskellige teknikker.

Lyden bor her. Den øvre høregrænse ligger omkring 20 kilohertz hos et ungt menneske, og de frekvenser, der bærer talens tydelighed, samler sig mellem 1 og 4 kilohertz. Digital lyd samples med 44,1 kilohertz til cd'en og med 48 kilohertz til videoarbejde, værdier valgt fordi samplingsteoremet kræver mere end det dobbelte af den højeste frekvens, der skal gengives, med en margen til filtrering.

Radiofonien begyndte i dette område. Langbølgen går fra 148 til 283 kilohertz og mellembølgen, AM-båndet, fra 526 til 1606. Disse lave frekvenser breder sig langs jorden og kastes om natten tilbage fra ionosfæren, hvilket giver dem rækkevidder på hundreder eller tusinder af kilometer fra en enkelt sender. Derfor bar de de første landsdækkende radiotjenester og betjener stadig søfartens og luftfartens radiofyr.

Kommunikation med ubåde bruger endnu lavere frekvenser, fordi havvand opsuger radioenergi, og kun signaler omkring få kilohertz og derunder trænger dybere end et par meter. Flådens sendere på meget lav frekvens optager af den grund vældige antenneanlæg, og deres datahastigheder er tilsvarende bittesmå.

Ultralyd til medicinsk billeddannelse ligger langt over det hørbare, i megahertz, men industriel ultralydsrensning og dyreskræmmere arbejder mellem 20 og 80 kilohertz, lige over hvad mennesker hører. Flagermus ekkolokaliserer i samme område, fra omkring 20 til langt over 100 kilohertz.

Ældre computere havde klokfrekvenser i kilohertz. Processoren i den oprindelige Apple II kørte på godt én megahertz, men de tidligste mikroprocessorer og mange mikrocontrollere arbejder stadig på et par hundrede kilohertz, hvor lavt strømforbrug vejer tungere end hastighed.

Den digitale lyd bragte et bestemt tal fra dette område ind i dagligdagen. Cd'en sampler ved 44,1 kilohertz, valgt fordi samplingssætningen kræver mere end det dobbelte af den højeste frekvens, der skal gengives, og det dobbelte af 20 kilohertz levner plads til det filter, der fjerner alt derover. Faglig optagelse bruger sædvanligvis 48 kilohertz for at passe til billedet, og 96 eller 192 ved slutbehandling. Telefonien ligger langt lavere, sampler ved 8 kilohertz og skærer derfor af over omkring 3,4, hvilket er grunden til, at en stemme i en almindelig telefonledning mister de hvislelyde, der gør bogstaverne s og f lette at skelne.

Én kilohertz svarer til 1000 hertz, 0,001 megahertz eller en milliontedel gigahertz.