| 기준 | 나노헤르츠 (nHz) | 킬로헤르츠 (kHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 5 × 1010 nHz | 0.05 kHz |
| Concert pitch A above middle C | 4.4 × 1011 nHz | 0.44 kHz |
| An FM radio station | 1 × 1017 nHz | 100000 kHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 1018 nHz | 2400000 kHz |
| A desktop processor clock | 3 × 1018 nHz | 3000000 kHz |
나노헤르츠는 1 헤르츠의 10 억분의 1 에 해당하는 진동수 단위입니다. 기호는 nHz 입니다. 1 나노헤르츠는 10 억 초에 한 번, 곧 서른두 해가 채 안 되는 사이에 한 번 되풀이되는 것이어서, 이 진동수의 한 번 흔들림은 웬만한 직업 인생보다 오래 걸립니다.
이를 쓰는 것은 거의 없었으나, 2023 년에 물리학에서 가장 많이 이야기되는 단위의 하나가 되었습니다. 네 대륙에서 따로따로 연구하던 여러 펄서 타이밍 어레이 공동 연구단이, 나노헤르츠 대역에서 중력파 배경의 증거를 보고한 것입니다. 이 신호는 우주의 역사 전체에 걸쳐, 합쳐진 은하의 중심에서 서로를 도는 초대질량 블랙홀 쌍에서 오는 것으로 보입니다.
측정 방법이 놀랍습니다. 밀리초 펄서는 초당 수백 번 도는 중성자별로, 지구를 쓸고 지나가는 빔을 내보냅니다. 그 규칙성은 남달라서 원자시계에 견줄 만합니다. 은하를 지나가는 중력파는 지구와 각 펄서 사이의 공간을 늘였다 줄였다 하며, 펄스의 도착 시각을 수백 나노초쯤 어긋나게 합니다. 수십 개의 펄서를 스무 해 동안 지켜보고 그들 사이의 특정한 상관 무늬를 찾음으로써, 천문학자들은 파장을 광년으로 재는 파동을 잡아냅니다.
이 주파수에서는 어떤 장치도 다른 방식으로는 일할 수 없습니다. 검출기는 찾으려는 파장에 걸맞은 크기여야 하는데, 1 나노헤르츠 중력파의 파장은 수십 광년에 이릅니다. 은하 자체가 장치이고 펄서가 그 눈금입니다.
이 단위가 다른 곳에 나타나는 것은 자연의 주기 가운데 가장 느린 것뿐입니다. 지구 자전축의 세차는 약 2 만 6000 년, 곧 약 1.2 나노헤르츠입니다. 빙하기의 걸음을 새기는 이심률과 자전축 기울기와 세차의 궤도 변화, 이른바 밀란코비치 주기는 약 0.5 나노헤르츠에서 그 10 분의 1 까지 걸칩니다.
나노헤르츠 아래에서는 진동수라는 개념 자체가 옹색해집니다. 한 바퀴를 지켜볼 만큼 오래 관측된 것이 없어서, 값은 세어지는 것이 아니라 이론에서 이끌어 내지기 때문입니다.
1 나노헤르츠는 0.000000001 헤르츠, 10 억 초에 1 사이클, 0.001 마이크로헤르츠와 같습니다.
킬로헤르츠는 1000 헤르츠에 해당하는 진동수 단위입니다. 기호는 kHz 입니다. 사람 청각의 윗부분과 전파 스펙트럼의 가장 아랫부분을 아우르며, 그래서 아주 다른 두 기술이 만나는 자리가 됩니다.
소리가 여기에 삽니다. 젊은 사람의 청각 상한은 약 20 킬로헤르츠이고, 말의 알아들음을 떠받치는 주파수는 1 에서 4 킬로헤르츠 사이에 모입니다. 디지털 소리는 콤팩트디스크에서 44.1 킬로헤르츠로, 영상 작업에서 48 킬로헤르츠로 표본화됩니다. 이 값들이 뽑힌 까닭은 표본화 정리가 되살리려는 최고 주파수의 두 배를 넘는 속도를 요구하기 때문이며, 거기에 거르개를 위한 여유가 더해져 있습니다.
방송은 이 구간에서 시작되었습니다. 장파는 148 에서 283 킬로헤르츠, 중파 곧 AM 대역은 526 에서 1606 킬로헤르츠입니다. 이 낮은 주파수는 땅을 따라 퍼지고 밤에는 전리층에 반사되어, 송신소 하나에서 수백 또는 수천 킬로미터에 이릅니다. 그래서 최초의 전국 방송을 떠받쳤고, 오늘날에도 해상과 항공의 항행용 비컨에 쓰입니다.
잠수함과의 통신은 더 낮은 주파수를 씁니다. 바닷물이 전파의 에너지를 삼켜, 몇 킬로헤르츠 아래의 신호가 아니면 몇 미터보다 깊이 들어가지 못하기 때문입니다. 해군의 초장파 송신소가 거대한 안테나 무리를 차지하는 까닭이 여기 있고, 그만큼 보낼 수 있는 정보량은 아주 적습니다.
의료 영상의 초음파는 가청 영역보다 한참 위인 메가헤르츠 영역에 있지만, 공업용 초음파 세척과 동물 쫓기 장치는 20 에서 80 킬로헤르츠에서 일합니다. 사람이 듣는 범위의 바로 위입니다. 박쥐의 반향정위도 같은 영역에 있어 약 20 에서 100 킬로헤르츠를 훌쩍 넘는 데까지 미칩니다.
옛 컴퓨터의 클록 속도는 킬로헤르츠였습니다. 초기 애플 II 의 처리 장치는 1 메가헤르츠 남짓으로 돌았지만, 가장 이른 마이크로프로세서와 여러 마이크로컨트롤러는 속도보다 낮은 소비 전력이 중요한 자리에서 지금도 수백 킬로헤르츠로 움직입니다.
디지털 소리는 이 범위의 특정한 값을 날마다의 쓰임으로 들여왔습니다. 콤팩트 디스크는 44.1 킬로헤르츠로 표본을 뜹니다. 표본 정리가 되살리려는 가장 높은 진동수의 두 곱절보다 위를 요구하고, 20 킬로헤르츠의 두 곱절이 그 위를 걷어 내는 거르개에 여유를 남기기 때문입니다. 직업으로서의 녹음은 영상에 맞추어 48 킬로헤르츠를, 마무리에 96 이나 192 를 흔히 씁니다. 전화는 훨씬 아래에 있어 8 킬로헤르츠로 표본을 뜨고 약 3.4 위를 자릅니다. 흔한 전화선의 목소리가 s 와 f 를 가려듣게 해 주는 스치는 소리를 잃는 까닭입니다.
1 킬로헤르츠는 1000 헤르츠, 0.001 메가헤르츠, 1 기가헤르츠의 100 만분의 1 과 같습니다.