| 基準 | ヘルツ (Hz) | キロヘルツ (kHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 50 Hz | 0.05 kHz |
| Concert pitch A above middle C | 440 Hz | 0.44 kHz |
| An FM radio station | 100000000 Hz | 100000 kHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 109 Hz | 2400000 kHz |
| A desktop processor clock | 3 × 109 Hz | 3000000 kHz |
ヘルツは、SI における振動数の単位で、毎秒 1 回の繰り返しにあたります。記号は Hz です。次元が時間の逆数にすぎない組立単位であり、ヘルツ で表した量は、あるものが 1 秒間に何回繰り返すかを数えたものです。
名はハインリヒ・ヘルツにちなみます。彼は 1886 年から 1889 年にかけて実験室で電波を発生させ検出し、光と電磁波が同じ現象であるというマクスウェルの予言を裏づけました。この単位が国際的に採用されたのは 1960 年で、それ以前のより字義どおりの 毎秒サイクル に取って代わりました。古い機器では今でもときおり見かけます。
音は目盛りの低いほうを占めます。人の聴覚はおよそ 20 ヘルツ から 20000 ヘルツ にわたりますが、上限は年齢とともに下がり、中年ではふつう 16000 ヘルツ をかなり下回ります。音楽の高さは振動数そのものです。中央のハ音の上のイ音は取り決めにより 440 ヘルツ と定められ、1 オクターブは 2 倍を意味しますから、同じ音名の 1 オクターブ上は 880 ヘルツ になります。
商用電源は、世界の大半で 50 ヘルツ、北米と日本の一部および南米の一部で 60 ヘルツ で交替します。この分かれ方は技術上のものというより歴史上のもので、19 世紀末の競合する機器規格に由来します。電源周波数に依存する機器や時計を、地域をまたいでそのまま持ち運べない理由もここにあります。
画面と計算機はこの単位を絶えず用います。60 ヘルツ で更新される表示は毎秒 60 回描き直され、より高い値は目に見える動きのぼやけを減らします。かつて メガヘルツ、いまは ギガヘルツ で示される処理装置のクロック周波数も、数えているものは同じです。内部のクロックが 1 秒に何回刻むか、ということです。
この単位は、波ではない周期的なものすべてにも当てはまります。毎分 60 拍の心拍は 1 ヘルツ、周期 1 秒の振り子は 1 ヘルツ で揺れ、回転する軸の毎秒回転数も同じように表されます。
1 ヘルツ は、毎秒 1 サイクル、1000 ミリヘルツ、1 キロヘルツ の 1000 分の 1 に等しくなります。
キロヘルツは、1000 ヘルツ にあたる振動数の単位です。記号は kHz です。人の聴覚の上のほうと、電波の周波数帯のいちばん下のほうを覆っており、そのためまったく異なる二つの技術が出会う場所になっています。
音がここに住んでいます。若い人の聴覚の上限はおよそ 20 キロヘルツ で、話し言葉の聞き取りやすさを支える周波数は 1 から 4 キロヘルツ のあたりに集まります。デジタル音声は、コンパクトディスクでは 44.1 キロヘルツ、映像の作業では 48 キロヘルツ で標本化されます。これらの値が選ばれたのは、標本化定理が、再現したい最高周波数の 2 倍を超える速さを要求するからで、そこに濾波のための余裕が足されています。
放送はこの範囲から始まりました。長波は 148 から 283 キロヘルツ、中波すなわち AM 帯は 526 から 1606 キロヘルツ です。これら低い周波数は地表に沿って伝わり、夜間は電離層で反射するため、1 つの送信所から数百から数千 キロメートル に届きます。だからこそ最初の全国放送を担い、今日でも海上と航空の航行用ビーコンに使われています。
潜水艦との通信は、さらに低い周波数を使います。海水が電波のエネルギーを吸収し、数 キロヘルツ 以下の信号でなければ数メートルより深くは届かないからです。海軍の超長波送信所が巨大な空中線群を占めているのはこのためで、その分だけ伝送できる情報量はごくわずかになります。
医用画像の超音波は可聴域よりはるかに上、メガヘルツ の領域にありますが、工業用の超音波洗浄や動物よけの装置は 20 から 80 キロヘルツ で働きます。人に聞こえる範囲のすぐ上です。コウモリの反響定位も同じ領域にあり、およそ 20 から 100 キロヘルツ をはるかに超えるところまで及びます。
古い計算機のクロック周波数は キロヘルツ でした。初代 Apple II の処理装置は 1 メガヘルツ 強で動きましたが、最初期のマイクロプロセッサーや多くのマイクロコントローラーは、速さより低消費電力が大事な場面で、いまも数百 キロヘルツ で動いています。
電子 の 音 は、この 範囲 の 特定 の数値を 日常 に持ち込みました。コンパクト ディスク は 44.1 キロヘルツ で 標本 を採ります。標本 の 定理 が、再生 したい いちばん 高い 周波 数 の 二 倍 より 上 を求め、20 キロヘルツ の 二 倍 が、それ より 上 を取り除く 濾波 器 に 余裕 を残すからです。仕事 として の 録音 は 映像 に合わせて 48 キロヘルツ を、仕上げ に 96 や 192 を よく 用います。電話 は はるか に 下 にあり、8 キロヘルツ で 標本 を採り、およそ 3.4 より 上 を切ります。ふつう の 電話 の 線 の 声 が、s と f を 聞き分け やすく する 擦れ の 音 を失う のはそのためです。
1 キロヘルツ は、1000 ヘルツ、0.001 メガヘルツ、1 ギガヘルツ の 100 万分の 1 に等しくなります。