Conversion de Nanohertz en Hertz

Informations sur le Nanohertz (nHz)

Le nanohertz est une unité de fréquence valant un milliardième de hertz. Son symbole est nHz. Un nanohertz vaut un cycle par milliard de secondes, un peu moins de trente-deux ans : une seule oscillation à cette fréquence dure donc plus longtemps que la plupart des carrières.

Presque rien ne l’emploie, puis en 2023 elle est devenue l’une des unités les plus commentées de la physique. Plusieurs collaborations de réseaux de chronométrage de pulsars, travaillant indépendamment sur quatre continents, ont rapporté des indices d’un fond d’ondes gravitationnelles dans la bande du nanohertz. Le signal semble provenir de couples de trous noirs supermassifs en orbite l’un autour de l’autre au centre de galaxies fusionnées, tout au long de l’histoire de l’univers.

La technique de mesure est remarquable. Les pulsars milliseconde sont des étoiles à neutrons qui tournent des centaines de fois par seconde et émettent un faisceau balayant la Terre avec une régularité extraordinaire, rivalisant avec les horloges atomiques. Une onde gravitationnelle traversant la galaxie étire et comprime l’espace entre la Terre et chaque pulsar, modifiant les temps d’arrivée des impulsions de quelques centaines de nanosecondes. En surveillant des dizaines de pulsars pendant vingt ans et en cherchant un motif précis de corrélation entre eux, les astronomes détectent des ondes dont la longueur se mesure en années-lumière.

Aucun instrument ne pourrait fonctionner autrement à ces fréquences. Un détecteur doit avoir une taille comparable à la longueur d’onde recherchée, et une onde gravitationnelle d’un nanohertz a une longueur de plusieurs dizaines d’années-lumière. La galaxie elle-même est l’appareil, et les pulsars en sont les repères.

L’unité n’apparaît ailleurs que dans les plus lents des cycles naturels. La précession de l’axe terrestre prend environ 26 000 ans, soit à peu près 1,2 nanohertz. Les variations orbitales d’excentricité, d’obliquité et de précession qui rythment les glaciations, les cycles de Milankovitch, s’étendent d’environ 0,5 nanohertz jusqu’au dixième de cette valeur.

En dessous du nanohertz, la notion de fréquence devient contrainte, car rien n’a été observé assez longtemps pour voir un cycle entier, et la valeur se déduit de la théorie au lieu d’être comptée.

Un nanohertz équivaut à 0,000000001 hertz, à un cycle par milliard de secondes ou à 0,001 microhertz.

Informations sur le Hertz (Hz)

Le hertz est l’unité SI de fréquence, égale à un cycle par seconde. Son symbole est Hz. C’est une unité dérivée dont la dimension est simplement l’inverse d’un temps : une grandeur en hertz compte combien de fois une chose se répète en une seconde.

Elle porte le nom de Heinrich Hertz, qui entre 1886 et 1889 produisit et détecta des ondes radio en laboratoire, confirmant ainsi la prédiction de Maxwell selon laquelle la lumière et les ondes électromagnétiques sont un même phénomène. L’unité fut adoptée internationalement en 1960, remplaçant les cycles par seconde, plus anciens et plus littéraux, qu’on aperçoit encore parfois sur du matériel d’époque.

Le son occupe le bas de l’échelle. L’audition humaine s’étend d’environ 20 hertz à 20 000 hertz, bien que la limite supérieure baisse avec l’âge et tombe le plus souvent bien au-dessous de 16 000 hertz à la quarantaine. La hauteur musicale est une fréquence : le la au-dessus du do central est fixé par convention à 440 hertz, et chaque octave est un doublement, si bien que la même note une octave plus haut vaut 880 hertz.

Le courant du réseau alterne à 50 hertz dans la plus grande partie du monde et à 60 hertz en Amérique du Nord ainsi que dans des parties du Japon et de l’Amérique du Sud. Le partage est historique plutôt que technique, hérité de normes de matériel concurrentes de la fin du XIXe siècle, et il explique pourquoi les appareils et horloges qui dépendent de la fréquence du réseau ne se déplacent pas d’une région à l’autre sans précaution.

Les écrans et l’informatique l’emploient sans cesse. Un affichage rafraîchi à 60 hertz se redessine soixante fois par seconde, et des fréquences plus élevées réduisent le flou de mouvement visible. Les fréquences d’horloge des processeurs, jadis en mégahertz et aujourd’hui en gigahertz, comptent la même chose : le nombre de battements de l’horloge interne par seconde.

L’unité s’applique en outre à tout ce qui est périodique sans être une onde. Une fréquence cardiaque de 60 battements par minute vaut un hertz, un pendule d’une seconde de période oscille à un hertz, et la fréquence d’un arbre en rotation exprimée en tours par seconde s’écrit de la même façon.

Un hertz équivaut à un cycle par seconde, à 1000 millihertz ou à un millième de kilohertz.