| 基準 | メガヘルツ (MHz) | ナノヘルツ (nHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 0.00005 MHz | 5 × 1010 nHz |
| Concert pitch A above middle C | 0.00044 MHz | 4.4 × 1011 nHz |
| An FM radio station | 100 MHz | 1 × 1017 nHz |
| A Wi-Fi band | 2400 MHz | 2.4 × 1018 nHz |
| A desktop processor clock | 3000 MHz | 3 × 1018 nHz |
メガヘルツは、100 万 ヘルツ にあたる振動数の単位です。記号は MHz です。放送の大半と近距離の通信を担う電波の帯域を覆っており、20 年にわたって計算機の速さを測る単位でもありました。
FM 放送は、ほとんどの地域で 87.5 から 108 メガヘルツ を占めます。第二次世界大戦後に選ばれた帯域で、周波数変調に必要な広いチャンネルを許すだけ高く、しかも送信機と受信機を安く作れるだけ低い位置にあったからです。地上波テレビは隣接する帯域を取り、放送が アナログ から デジタル へ移ったことで、その大部分が移動体通信のために空きました。
航空無線は FM 放送のすぐ上、118 から 137 メガヘルツ にあり、より明瞭な周波数変調ではなく振幅変調を用います。この選択は意図的です。2 機が同時に送信すると、振幅変調ではうなりによる甲高い音が聞こえ、混信が起きたことを全員に知らせます。周波数変調なら強いほうの信号だけを拾い、弱いほうを無言のまま失ってしまいます。
計算機の処理装置は、1970 年代末からおよそ 2000 年まで メガヘルツ で格付けされていました。最初の IBM PC は 4.77 メガヘルツ で動き、その後に続いた メガヘルツ 競争は、発熱のためにクロック周波数が 4 ギガヘルツ 近くで頭打ちになったところで終わりました。以後、製造者は コアの数を競うようになります。記憶装置のバス速度や表示の同期は、いまも メガヘルツ で示されるのがふつうです。
医用超音波は、およそ 2 から 18 メガヘルツ で働きます。周波数が高いほど分解能は細かくなりますが深くは届かないので、腹部の検査は体表近くの構造を診るときより低い周波数を使い、検査者はそれに応じて探触子を選びます。
電波による個体識別、車庫の扉の遠隔操作器、無線マイク、船舶用 VHF、アマチュア無線は、いずれもこの範囲に住んでいます。遮蔽の不十分な電子機器がたがいに干渉する原因となる高調波も同じで、だからこそ法規に基づく試験は、数十から数百 メガヘルツ の放射に力を注ぎます。
移動 の 電話 は、この単位を 金 の 問題 にしました。電波 は メガヘルツ で測った 塊 で 競売 に かけられ、各国 は 700、800、900、1800、2600 メガヘルツ の 帯 から 数百億 の 額 を得てきました。それぞれ の 値打ち は 物理 が決めます。低い 周波 数 は 遠く まで届き 建物 にも よく 入る ので、700 と 800 の 帯 は 田舎 を 安く 覆い、高い ほう は 短い 距離 で 多く の 資料 を運び 都市 に向きます。ですから 事業 者 の 通じる 範囲 の 図 と、その 通信 の 速さ は、どの メガヘルツ を買えた か の 結果 です。これら の 競売 が、ほか の どんな 国有 の 資産 の 売却 と 同じ ほど 熱心 に 見守られる 理由 です。
1 メガヘルツ は、100 万 ヘルツ、1000 キロヘルツ、0.001 ギガヘルツ に等しくなります。
ナノヘルツは、1 ヘルツ の 10 億分の 1 にあたる振動数の単位です。記号は nHz です。1 ナノヘルツ は 10 億秒に 1 回、すなわち 32 年弱に 1 回の繰り返しにあたるので、この振動数のひと揺れは、たいていの職業人生よりも長く続きます。
これを使うものはほとんどありませんでしたが、2023 年、物理学でもっとも語られる単位のひとつになりました。四つの大陸で独立に研究を進めていた複数のパルサータイミングアレイの共同研究が、ナノヘルツ 帯における重力波の背景放射の証拠を報告したのです。この信号は、宇宙の歴史全体にわたって、合体した銀河の中心でたがいをめぐる超大質量ブラックホールの対から来ているように見えます。
測定の手法は見事なものです。ミリ秒パルサーは、毎秒何百回も自転する中性子星で、地球を掃くビームを放ちます。その規則正しさは並外れており、原子時計に肩を並べるほどです。銀河を通り抜ける重力波は、地球と各パルサーとのあいだの空間を伸ばし縮めし、パルスの到達時刻を数百 ナノ秒 だけずらします。数十個のパルサーを 20 年にわたって見張り、それらのあいだの特定の相関の型を探すことで、天文学者は波長が光年で測られる波を検出します。
この周波数では、どんな装置もほかのやり方では働けません。検出器は、探そうとする波長に見合った大きさでなければならず、1 ナノヘルツ の重力波の波長は数十光年に及びます。銀河そのものが装置であり、パルサーはその目盛りです。
この単位がほかに現れるのは、自然の周期のうちもっとも遅いものだけです。地球の地軸の歳差はおよそ 2 万 6000 年、すなわちおよそ 1.2 ナノヘルツ です。氷期の歩みを刻む離心率と地軸の傾きと歳差の軌道要素の変動、いわゆるミランコビッチ周期は、およそ 0.5 ナノヘルツ からその 10 分の 1 までにわたります。
ナノヘルツ より下では、振動数という概念そのものが窮屈になります。ひと巡りを見届けられるほど長く観測されたものが何もなく、値は数えられるのではなく理論から導かれるからです。
1 ナノヘルツ は、0.000000001 ヘルツ、10 億秒に 1 サイクル、0.001 マイクロヘルツ に等しくなります。