Umrechnung von Nanohertz in Kilohertz

Informationen über Nanohertz (nHz)

Das Nanohertz ist eine Frequenzeinheit und entspricht einem Milliardstel Hertz. Sein Zeichen ist nHz. Ein Nanohertz ist eine Schwingung je Milliarde Sekunden, knapp zweiunddreißig Jahre; eine einzige Schwingung dieser Frequenz dauert also länger als die meisten Berufslaufbahnen.

Fast nichts nutzt sie, und dann wurde sie 2023 zu einer der meistbesprochenen Einheiten der Physik. Mehrere Kollaborationen von Pulsar-Timing-Arrays, unabhängig voneinander auf vier Kontinenten tätig, berichteten Hinweise auf einen Hintergrund von Gravitationswellen im Nanohertzbereich. Das Signal scheint von Paaren supermassereicher Schwarzer Löcher zu stammen, die einander in den Zentren verschmolzener Galaxien über die gesamte Geschichte des Universums hinweg umkreisen.

Das Messverfahren ist bemerkenswert. Millisekundenpulsare sind Neutronensterne, die sich hundertfach je Sekunde drehen und einen Strahl aussenden, der mit außerordentlicher Regelmäßigkeit über die Erde streicht und es mit Atomuhren aufnimmt. Eine Gravitationswelle, die die Galaxis durchquert, dehnt und staucht den Raum zwischen Erde und jedem Pulsar und verschiebt die Ankunftszeiten der Impulse um einige hundert Nanosekunden. Indem Dutzende Pulsare zwei Jahrzehnte lang beobachtet und auf ein bestimmtes Korrelationsmuster hin geprüft werden, weisen Astronomen Wellen nach, deren Wellenlängen in Lichtjahren gemessen werden.

Bei diesen Frequenzen könnte kein Gerät anders arbeiten. Ein Detektor muss in seiner Größe mit der gesuchten Wellenlänge vergleichbar sein, und eine Gravitationswelle von einem Nanohertz hat eine Wellenlänge von einigen Dutzend Lichtjahren. Die Galaxis selbst ist die Apparatur, und die Pulsare sind ihre Marken.

Sonst erscheint die Einheit nur in den langsamsten natürlichen Zyklen. Die Präzession der Erdachse benötigt rund 26 000 Jahre, etwa 1,2 Nanohertz. Die Bahnschwankungen von Exzentrizität, Schiefe und Präzession, die den Takt der Eiszeiten vorgeben, die Milanković-Zyklen, reichen von etwa 0,5 Nanohertz bis zu einem Zehntel davon.

Unterhalb des Nanohertz gerät der Begriff der Frequenz in Bedrängnis, denn nichts ist lange genug beobachtet worden, um einen vollen Zyklus zu sehen, und der Wert wird aus der Theorie erschlossen statt gezählt.

Ein Nanohertz entspricht 0,000000001 Hertz, einer Schwingung je Milliarde Sekunden oder 0,001 Mikrohertz.

Informationen über Kilohertz (kHz)

Das Kilohertz ist eine Frequenzeinheit und entspricht 1000 Hertz. Sein Zeichen ist kHz. Es deckt den oberen Teil des menschlichen Hörens und den untersten Teil des Funkspektrums ab, was es zum Treffpunkt zweier sehr verschiedener Techniken macht.

Der Ton wohnt hier. Die obere Hörgrenze liegt bei einem jungen Menschen bei etwa 20 Kilohertz, und die Frequenzen, die die Verständlichkeit der Sprache tragen, drängen sich zwischen 1 und 4 Kilohertz. Digitaler Ton wird mit 44,1 Kilohertz für die Compact Disc und mit 48 Kilohertz für Videoarbeit abgetastet; diese Werte wurden gewählt, weil das Abtasttheorem mehr als das Doppelte der höchsten wiederzugebenden Frequenz verlangt, mit einem Zuschlag für die Filterung.

Der Rundfunk begann in diesem Bereich. Die Langwelle reicht von 148 bis 283 Kilohertz und die Mittelwelle, das AM-Band, von 526 bis 1606. Diese niedrigen Frequenzen laufen als Bodenwelle und werden nachts an der Ionosphäre reflektiert, was ihnen von einem einzigen Sender aus Reichweiten von Hunderten oder Tausenden Kilometern verschafft. Deshalb trugen sie die ersten nationalen Rundfunkdienste und dienen bis heute Funkfeuern der See- und Luftfahrt.

Die Verbindung zu U-Booten nutzt noch tiefere Frequenzen, weil Meerwasser Funkenergie schluckt und nur Signale im Bereich weniger Kilohertz und darunter mehr als ein paar Meter eindringen. Marinesender im Längstwellenbereich belegen aus diesem Grund riesige Antennenanlagen, und ihre Datenraten sind entsprechend winzig.

Ultraschall für die medizinische Bildgebung liegt weit über dem Hörbaren, im Megahertzbereich, doch industrielle Ultraschallreinigung und Tierabwehrgeräte arbeiten zwischen 20 und 80 Kilohertz, knapp oberhalb dessen, was Menschen hören. Fledermäuse orten im selben Gebiet, von rund 20 bis weit über 100 Kilohertz.

Ältere Rechner hatten Taktfrequenzen in Kilohertz. Der Prozessor des ursprünglichen Apple II lief mit gut einem Megahertz, doch die frühesten Mikroprozessoren und viele Mikrocontroller arbeiten weiterhin mit einigen hundert Kilohertz, wo geringer Verbrauch mehr zählt als Geschwindigkeit.

Der digitale Ton hat eine bestimmte Zahl aus diesem Bereich in den Alltag gebracht. Die Compact Disc tastet mit 44,1 Kilohertz ab, gewählt, weil das Abtasttheorem mehr als das Doppelte der höchsten wiederzugebenden Frequenz verlangt und das Doppelte von 20 Kilohertz dem Filter, der alles darüber entfernt, einen Spielraum lässt. Die berufliche Aufnahme nutzt meist 48 Kilohertz, um zum Bild zu passen, und 96 oder 192 für die Endbearbeitung. Die Fernsprechtechnik liegt weit tiefer, tastet mit 8 Kilohertz ab und schneidet daher oberhalb von etwa 3,4 ab — darum verliert eine Stimme auf einer gewöhnlichen Leitung die Zischlaute, an denen sich s und f leicht unterscheiden lassen.

Ein Kilohertz entspricht 1000 Hertz, 0,001 Megahertz oder einem Millionstel Gigahertz.