Conversione da Chilohertz a Microhertz

Informazioni sul Chilohertz (kHz)

Il chilohertz è un’unità di frequenza pari a 1000 hertz. Il suo simbolo è kHz. Copre la parte alta dell’udito umano e la parte più bassa dello spettro radio, il che ne fa il punto d’incontro di due tecniche molto diverse.

L’audio abita qui. Il limite superiore dell’udito umano si aggira sui 20 chilohertz in una persona giovane, e le frequenze che reggono l’intelligibilità del parlato si addensano fra 1 e 4 chilohertz. L’audio digitale si campiona a 44,1 chilohertz per il compact disc e a 48 per il lavoro video, valori scelti perché il teorema del campionamento richiede più del doppio della frequenza più alta da riprodurre, con un margine per il filtraggio.

La radiodiffusione cominciò in questo intervallo. Le onde lunghe vanno da 148 a 283 chilohertz e le onde medie, la banda AM, da 526 a 1606. Queste basse frequenze si propagano lungo il suolo e di notte si riflettono sulla ionosfera, il che dà loro portate di centinaia o migliaia di chilometri da un solo trasmettitore. Per questo hanno portato i primi servizi nazionali di radiodiffusione e servono tuttora i radiofari marittimi e aeronautici.

La comunicazione con i sottomarini usa frequenze ancora più basse perché l’acqua di mare assorbe l’energia radio, e solo i segnali dell’ordine di pochi chilohertz e al di sotto penetrano oltre qualche metro. Per questa ragione i trasmettitori navali a frequenza molto bassa occupano enormi schiere di antenne, e le loro velocità di trasmissione sono di conseguenza minuscole.

L’ecografia medica sta ben sopra la gamma udibile, nei megahertz, ma la pulizia a ultrasuoni industriale e i dissuasori per animali lavorano fra 20 e 80 chilohertz, appena sopra ciò che le persone odono. I pipistrelli si orientano per eco nello stesso territorio, da circa 20 a ben oltre 100 chilohertz.

I calcolatori più vecchi avevano frequenze di clock in chilohertz. Il processore dell’Apple II originale girava a poco più di un megahertz, ma i primissimi microprocessori e molti microcontrollori operano ancora a qualche centinaio di chilohertz dove il basso consumo conta più della velocità.

L’audio digitale ha portato una cifra precisa di questo intervallo nell’uso quotidiano. Il disco compatto campiona a 44,1 kilohertz, scelto perché il teorema del campionamento richiede più del doppio della frequenza più alta da riprodurre, e il doppio di 20 kilohertz lascia margine al filtro che rimuove tutto ciò che sta sopra. La registrazione professionale usa comunemente 48 kilohertz per accordarsi al video, e 96 o 192 per la masterizzazione. La telefonia sta assai più in basso, campionando a 8 kilohertz e tagliando dunque sopra i 3,4 circa, ragione per cui una voce su una linea comune perde la sibilanza che rende facili da distinguere le lettere esse ed effe.

Un chilohertz equivale a 1000 hertz, a 0,001 megahertz o a un milionesimo di gigahertz.

Informazioni sul Microhertz (µHz)

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.