Conversion de Microhertz en Térahertz

Informations sur le Microhertz (µHz)

Le microhertz est une unité de fréquence valant un millionième de hertz. Son symbole est µHz. Un microhertz vaut un cycle par million de secondes, soit un peu plus de onze jours et demi : l’unité mesure donc des phénomènes qui reviennent à l’échelle de semaines, de mois ou d’années.

L’astérosismologie est son principal usage. Les étoiles oscillent, et les fréquences de ces oscillations dépendent de leur structure interne comme la hauteur d’une cloche dépend de sa forme et de son épaisseur. Les étoiles semblables au Soleil résonnent à quelques milliers de microhertz, les géantes rouges à quelques dizaines, et les plus grandes étoiles évoluées en dessous de un. Des télescopes spatiaux comme Kepler et TESS ont mesuré ces fréquences pour des centaines de milliers d’étoiles en observant leur éclat varier de quelques parties par million.

La technique fournit des grandeurs qu’aucune autre méthode ne donne. À partir du spectre d’oscillation, un astronome déduit la masse, le rayon et l’âge d’une étoile, et l’âge d’une étoile est autrement presque impossible à établir. C’est ainsi que l’on fixe aujourd’hui l’âge des étoiles à planètes, et donc de leurs systèmes planétaires.

L’astronomie des ondes gravitationnelles a elle aussi revendiqué la bande. L’observatoire spatial prévu LISA sera sensible entre environ 100 microhertz et un hertz, plage qui contient les fusions de trous noirs supermassifs et les nombreux milliers de naines blanches binaires serrées de notre propre galaxie. Les détecteurs au sol n’atteignent pas ces fréquences, le bruit sismique les submergeant.

La géophysique emploie l’unité pour les composantes de marée les plus lentes, dont les marées lunaires quinzenaire et mensuelle et les marées solaires semestrielle et annuelle, qui produisent ensemble les variations de longue période que les prédictions doivent intégrer. Le mouvement polaire, l’oscillation de l’axe de rotation terrestre, a une période de quatorze mois correspondant à environ 0,8 microhertz.

Les sciences du climat et de l’océan descendent plus bas encore. L’oscillation australe El Niño revient irrégulièrement tous les deux à sept ans, bien en dessous du centième de microhertz, et les longues carottes de glace résolvent des cycles plus lents encore.

La Terre elle-même fournit un exemple d’école. Son axe de rotation erre en un petit cercle de période voisine de 433 jours, l’oscillation de Chandler découverte en 1891, soit une fréquence d’environ 0,027 microhertz. La détecter demanda des décennies d’astronomie de position, car un signal aussi lent ne se sépare de la dérive qu’en observant de nombreux cycles. C’est la contrainte générale de la bande : une mesure à un microhertz exige un enregistrement d’au moins quelques millions de secondes, et de préférence quelques dizaines de millions, si bien que les instruments doivent rester stables des années avant que leurs données soient lisibles. L’unité appartient donc aux sciences patientes et non aux rapides.

Un microhertz équivaut à 0,000001 hertz, à un cycle par million de secondes ou à 1000 nanohertz.

Informations sur le Térahertz (THz)

Le térahertz est une unité de fréquence valant mille milliards de hertz. Son symbole est THz. Il occupe l’intervalle entre les fréquences radio les plus hautes et la lumière infrarouge la plus basse, région qui, pendant l’essentiel du XXe siècle, fut si difficile à produire ou à détecter qu’on l’appela le fossé térahertz.

La difficulté était pratique et non théorique. Les oscillateurs électroniques s’essoufflent au-delà de quelques centaines de gigahertz parce que les porteurs de charge ne répondent pas assez vite, tandis que les sources optiques telles que les lasers perdent leur rendement en dessous de l’infrarouge. La bande intermédiaire ne disposait d’aucune technique commode de part ni d’autre, et elle fut pendant des décennies la portion la moins explorée du spectre électromagnétique.

Cela a changé avec les lasers ultrarapides et les antennes photoconductrices, qui produisent des impulsions térahertz en éclairant un semi-conducteur avec une impulsion laser de quelques femtosecondes. La spectroscopie térahertz dans le domaine temporel mesure aujourd’hui la réponse des matériaux sur toute la bande, et la technique est devenue un outil courant en science des matériaux.

Le contrôle de sûreté est l’application la plus connue. Le rayonnement térahertz traverse les vêtements, le papier, le plastique et les céramiques mais est arrêté par le métal et absorbé par l’eau, et son énergie par photon est bien trop faible pour ioniser quoi que ce soit : il peut donc imager des objets dissimulés sans les risques des rayons X. Les scanners corporels des aéroports fonctionnent sur ce principe.

La spectroscopie moléculaire emploie la bande parce que bien des grosses molécules y possèdent des modes de rotation et de vibration. Les explosifs et les stupéfiants présentent des signatures térahertz caractéristiques, et la technique sert au contrôle qualité pharmaceutique pour distinguer des formes cristallines que d’autres méthodes rendent identiques. La conservation des œuvres d’art l’applique pour voir sous les couches de peinture sans toucher une toile.

L’astronomie observe à ces fréquences depuis des sites élevés et secs ou depuis l’orbite, car la vapeur d’eau atmosphérique absorbe fortement le rayonnement térahertz. La poussière froide et le gaz moléculaire des régions de formation stellaire rayonnent ici, d’où la construction d’observatoires en altitude au Chili et au pôle Sud.

La recherche en télécommunications a commencé à entrer dans la bande. Les débits croissent avec la largeur de bande disponible, et il y a bien plus de place au-dessus de 100 gigahertz qu’au-dessous : des laboratoires ont donc démontré des liaisons sans fil portant des centaines de gigabits par seconde à des fréquences approchant le térahertz. L’obstacle est que la vapeur d’eau absorbe fortement ces ondes, bornant une liaison à quelques centaines de mètres par air clair et à bien moins sous la pluie. Cela confine la technique à de courts sauts : liaisons entre antennes de toiture, liens à l’intérieur d’un centre de données, ou le dernier tronçon entre un candélabre et un immeuble, plutôt que quoi que ce soit ressemblant à une diffusion.

Un térahertz équivaut à mille milliards de hertz, à 1000 gigahertz ou à une longueur d’onde d’environ 0,3 millimètre.