| Riferimento | Hertz (Hz) | Microhertz (µHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 50 Hz | 50000000 µHz |
| Concert pitch A above middle C | 440 Hz | 440000000 µHz |
| An FM radio station | 100000000 Hz | 1 × 1014 µHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 109 Hz | 2.4 × 1015 µHz |
| A desktop processor clock | 3 × 109 Hz | 3 × 1015 µHz |
L’hertz è l’unità SI di frequenza, pari a un ciclo al secondo. Il suo simbolo è Hz. È un’unità derivata la cui dimensione è semplicemente l’inverso di un tempo, sicché una grandezza in hertz conta quante volte qualcosa si ripete in un secondo.
Prende nome da Heinrich Hertz, che fra il 1886 e il 1889 produsse e rivelò onde radio in laboratorio confermando così la previsione di Maxwell che luce e onde elettromagnetiche fossero lo stesso fenomeno. L’unità fu adottata a livello internazionale nel 1960, sostituendo i cicli al secondo, più antichi e più letterali, che si vedono ancora talvolta su apparecchi d’epoca.
Il suono occupa l’estremo basso della scala. L’udito umano va da circa 20 hertz a 20 000 hertz, benché il limite superiore cali con l’età e resti di norma ben sotto i 16 000 hertz in età matura. L’altezza musicale è frequenza: il la sopra il do centrale è fissato per convenzione a 440 hertz, e ogni ottava è un raddoppio, sicché la stessa nota un’ottava sopra vale 880 hertz.
La corrente di rete alterna a 50 hertz in gran parte del mondo e a 60 hertz in Nord America e in parti del Giappone e del Sud America. La divisione è storica più che tecnica, deriva da norme di apparecchiature rivali di fine Ottocento, e spiega perché elettrodomestici e orologi che dipendono dalla frequenza di rete non si possano semplicemente spostare fra le regioni.
Schermi e informatica la usano di continuo. Un display che si aggiorna a 60 hertz si ridisegna sessanta volte al secondo, e frequenze maggiori riducono la sfocatura di movimento visibile. Le frequenze di clock dei processori, un tempo in megahertz e oggi in gigahertz, contano la stessa cosa: quante volte al secondo batte il clock interno.
L’unità vale inoltre per tutto ciò che è periodico senza essere un’onda. Una frequenza cardiaca di 60 battiti al minuto è un hertz, un pendolo con periodo di un secondo oscilla a un hertz, e la frequenza di un albero rotante in giri al secondo si esprime allo stesso modo.
Un hertz equivale a un ciclo al secondo, a 1000 millihertz o a un millesimo di chilohertz.
Il microhertz è un’unità di frequenza pari a un milionesimo di hertz. Il suo simbolo è µHz. Un microhertz è un ciclo per milione di secondi, poco più di undici giorni e mezzo, sicché l’unità misura cose che si ripetono su scale di settimane, mesi o anni.
L’asterosismologia è l’ambito in cui è più usata. Le stelle oscillano, e le frequenze di quelle oscillazioni dipendono dalla loro struttura interna come l’altezza di una campana dipende dalla forma e dallo spessore. Le stelle simili al Sole risuonano a qualche migliaio di microhertz, le giganti rosse a qualche decina, e le più grandi stelle evolute sotto l’unità. Telescopi spaziali come Kepler e TESS hanno misurato queste frequenze per centinaia di migliaia di stelle osservandone la luminosità variare di poche parti per milione.
La tecnica fornisce grandezze che nessun altro metodo può dare. Dallo spettro di oscillazione un astronomo ricava massa, raggio ed età di una stella, e l’età di una stella è altrimenti quasi impossibile da determinare. È così che oggi si stabiliscono le età delle stelle con pianeti e quindi dei loro sistemi planetari.
Anche l’astronomia delle onde gravitazionali ha rivendicato la banda. L’osservatorio spaziale previsto LISA sarà sensibile fra circa 100 microhertz e un hertz, intervallo che contiene buchi neri supermassicci in fusione e le molte migliaia di nane bianche binarie strette della nostra galassia. I rivelatori a terra non raggiungono queste frequenze perché il rumore sismico li sommerge.
La geofisica usa l’unità per le componenti di marea più lente, comprese le maree lunari quindicinale e mensile e quelle solari semestrale e annuale, che insieme producono le variazioni di lungo periodo che le previsioni di marea devono includere. Il moto polare, l’oscillazione dell’asse di rotazione terrestre, ha un periodo di quattordici mesi corrispondente a circa 0,8 microhertz.
Le scienze del clima e dell’oceano scendono ancora più giù. L’Oscillazione Australe di El Niño torna irregolarmente ogni due-sette anni, ben sotto il centesimo di microhertz, e le lunghe carote di ghiaccio risolvono cicli ancora più lenti.
La Terra stessa offre un esempio da manuale. Il suo asse di rotazione vaga in un piccolo cerchio con un periodo di circa 433 giorni, l’oscillazione di Chandler scoperta nel 1891, ossia una frequenza di circa 0,027 microhertz. Rilevarla richiese decenni di astronomia di posizione, perché un segnale così lento si separa dalla deriva solo osservando molti cicli. È il vincolo generale della banda: una misura a un microhertz richiede una registrazione di almeno qualche milione di secondi, e preferibilmente qualche decina di milioni, sicché gli strumenti devono restare stabili per anni prima che i loro dati siano leggibili. L’unità appartiene dunque alle scienze pazienti e non a quelle veloci.
Un microhertz equivale a 0,000001 hertz, a un ciclo per milione di secondi o a 1000 nanohertz.