Umrechnung von 25 Terahertz in Mikrohertz

Informationen über Terahertz (THz)

Das Terahertz ist eine Frequenzeinheit und entspricht einer Billion Hertz. Sein Zeichen ist THz. Es belegt die Lücke zwischen den höchsten Funkfrequenzen und dem niedrigsten Infrarotlicht, einen Bereich, der im größten Teil des zwanzigsten Jahrhunderts so schwer zu erzeugen oder nachzuweisen war, dass man ihn Terahertzlücke nannte.

Die Schwierigkeit war praktischer und nicht theoretischer Art. Elektronische Oszillatoren gehen oberhalb einiger hundert Gigahertz die Puste aus, weil die Ladungsträger nicht schnell genug folgen, während optische Quellen wie Laser unterhalb des Infraroten an Wirkungsgrad verlieren. Das Band dazwischen hatte auf keiner Seite eine bequeme Technik, und es blieb jahrzehntelang der am wenigsten erforschte Teil des elektromagnetischen Spektrums.

Das änderte sich mit ultraschnellen Lasern und photoleitenden Antennen, die Terahertzimpulse erzeugen, indem sie einen Halbleiter mit einem Laserimpuls von wenigen Femtosekunden beleuchten. Die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie misst heute die Antwort von Werkstoffen über das ganze Band, und das Verfahren ist ein gängiges Werkzeug der Materialwissenschaft geworden.

Die Sicherheitskontrolle ist die bekannteste Anwendung. Terahertzstrahlung durchdringt Kleidung, Papier, Kunststoff und Keramik, wird aber von Metall aufgehalten und von Wasser aufgenommen, und ihre Photonenenergie ist viel zu gering, um irgendetwas zu ionisieren; sie kann verborgene Gegenstände also ohne die Risiken der Röntgenstrahlung abbilden. Körperscanner an Flughäfen arbeiten nach diesem Prinzip.

Die Molekülspektroskopie nutzt das Band, weil viele große Moleküle hier Rotations- und Schwingungszustände besitzen. Sprengstoffe und Betäubungsmittel zeigen kennzeichnende Terahertzsignaturen, und das Verfahren dient der pharmazeutischen Qualitätskontrolle, um Kristallformen zu unterscheiden, die mit anderen Methoden gleich aussehen. Die Kunstrestaurierung wendet es an, um unter Farbschichten zu blicken, ohne eine Leinwand zu berühren.

Die Astronomie beobachtet bei diesen Frequenzen von hohen, trockenen Standorten oder aus dem Orbit, weil atmosphärischer Wasserdampf Terahertzstrahlung stark aufnimmt. Kalter Staub und molekulares Gas in Sternentstehungsgebieten strahlen hier, weshalb Observatorien in großer Höhe in Chile und am Südpol errichtet werden.

Die Nachrichtenforschung dringt inzwischen in das Band vor. Datenraten wachsen mit der verfügbaren Bandbreite, und oberhalb von 100 Gigahertz ist weit mehr Platz als darunter; Labore haben daher Funkstrecken vorgeführt, die bei Frequenzen nahe einem Terahertz Hunderte Gigabit je Sekunde tragen. Das Hindernis ist, dass Wasserdampf diese Wellen stark verschluckt und eine Strecke bei klarer Luft auf wenige hundert Meter begrenzt, bei Regen auf deutlich weniger. Das beschränkt die Technik auf kurze Sprünge: Verbindungen zwischen Dachantennen, Strecken innerhalb eines Rechenzentrums oder das letzte Stück zwischen einem Lichtmast und einem Haus — nichts, was einer Rundfunkausstrahlung ähnelte.

Ein Terahertz entspricht einer Billion Hertz, 1000 Gigahertz oder einer Wellenlänge von etwa 0,3 Millimetern.

Informationen über Mikrohertz (µHz)

Das Mikrohertz ist eine Frequenzeinheit und entspricht einem Millionstel Hertz. Sein Zeichen ist µHz. Ein Mikrohertz ist eine Schwingung je Million Sekunden, gut elfeinhalb Tage; die Einheit misst also Vorgänge, die im Rhythmus von Wochen, Monaten oder Jahren wiederkehren.

Am meisten genutzt wird sie in der Asteroseismologie. Sterne schwingen, und die Frequenzen dieser Schwingungen hängen von ihrem inneren Aufbau ab, so wie die Tonhöhe einer Glocke von Form und Wandstärke abhängt. Sonnenähnliche Sterne klingen bei einigen tausend Mikrohertz, Rote Riesen bei einigen Dutzend und die größten entwickelten Sterne unterhalb von eins. Weltraumteleskope wie Kepler und TESS maßen diese Frequenzen für Hunderttausende Sterne, indem sie deren Helligkeit um wenige Millionstel schwanken sahen.

Das Verfahren liefert Größen, die keine andere Methode bereitstellt. Aus dem Schwingungsspektrum leitet eine Astronomin Masse, Radius und Alter eines Sterns ab, und das Alter eines Sterns ist sonst kaum zu bestimmen. So werden heute die Alter planetentragender Sterne und damit ihrer Planetensysteme festgelegt.

Auch die Gravitationswellenastronomie beansprucht das Band. Das geplante weltraumgestützte Observatorium LISA soll zwischen etwa 100 Mikrohertz und einem Hertz empfindlich sein, einem Bereich, der verschmelzende supermassereiche Schwarze Löcher und die vielen tausend engen Doppelweißen Zwerge unserer eigenen Galaxis enthält. Bodengebundene Detektoren erreichen diese Frequenzen nicht, weil seismisches Rauschen sie überdeckt.

Die Geophysik nutzt die Einheit für die langsamsten Gezeitenanteile, darunter die vierzehntägige und die monatliche Mondgezeit sowie die halbjährliche und die jährliche Sonnengezeit, die zusammen die langperiodischen Schwankungen erzeugen, die Gezeitenvorhersagen berücksichtigen müssen. Die Polbewegung, das Taumeln der Erdrotationsachse, hat eine Periode von vierzehn Monaten, was etwa 0,8 Mikrohertz entspricht.

Klima- und Meeresforschung reichen noch tiefer. Die Südliche Oszillation von El Niño kehrt unregelmäßig alle zwei bis sieben Jahre wieder, weit unter einem Hundertstel Mikrohertz, und lange Eisbohrkerne lösen noch langsamere Zyklen auf.

Die Erde selbst liefert ein Musterbeispiel. Ihre Drehachse wandert in einem kleinen Kreis mit einer Periode von etwa 433 Tagen — die 1891 entdeckte Chandler-Schwankung —, was einer Frequenz von rund 0,027 Mikrohertz entspricht. Sie nachzuweisen kostete Jahrzehnte positionsastronomischer Arbeit, denn ein so langsames Signal lässt sich nur durch Beobachtung vieler Zyklen von der Drift trennen. Das ist die allgemeine Beschränkung des Bandes: eine Messung bei einem Mikrohertz braucht eine Aufzeichnung von mindestens einigen Millionen Sekunden, besser einigen zehn Millionen, sodass Geräte jahrelang stabil bleiben müssen, ehe ihre Daten lesbar sind. Die Einheit gehört daher den geduldigen Wissenschaften und nicht den schnellen.

Ein Mikrohertz entspricht 0,000001 Hertz, einer Schwingung je Million Sekunden oder 1000 Nanohertz.