| 기준 | 나노헤르츠 (nHz) | 헤르츠 (Hz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 5 × 1010 nHz | 50 Hz |
| Concert pitch A above middle C | 4.4 × 1011 nHz | 440 Hz |
| An FM radio station | 1 × 1017 nHz | 100000000 Hz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 1018 nHz | 2.4 × 109 Hz |
| A desktop processor clock | 3 × 1018 nHz | 3 × 109 Hz |
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.
헤르츠는 국제단위계의 진동수 단위로, 초당 한 번의 되풀이에 해당합니다. 기호는 Hz 입니다. 차원이 시간의 역수일 뿐인 유도 단위이며, 헤르츠로 나타낸 양은 어떤 것이 1 초에 몇 번 되풀이되는지를 센 값입니다.
이름은 하인리히 헤르츠에게서 왔습니다. 그는 1886 년부터 1889 년 사이 실험실에서 전파를 만들어 내고 검출하여, 빛과 전자기파가 같은 현상이라는 맥스웰의 예언을 확인했습니다. 이 단위가 국제적으로 채택된 것은 1960 년으로, 더 오래되고 더 문자 그대로였던 초당 사이클을 대신했습니다. 옛 장비에서는 지금도 이따금 볼 수 있습니다.
소리는 눈금의 낮은 쪽을 차지합니다. 사람의 청각은 약 20 헤르츠에서 20000 헤르츠에 걸치지만, 위쪽 한계는 나이와 함께 내려가 중년이면 보통 16000 헤르츠에 한참 못 미칩니다. 음악의 높이는 곧 진동수입니다. 가운데 다 위의 가 음은 약속에 따라 440 헤르츠로 정해져 있고, 한 옥타브는 두 배를 뜻하므로 같은 음이름의 한 옥타브 위는 880 헤르츠가 됩니다.
상용 전원은 세계 대부분에서 50 헤르츠로, 북아메리카와 일본 일부 및 남아메리카 일부에서 60 헤르츠로 오갑니다. 이 갈림은 기술보다는 역사의 것으로, 19 세기 말 서로 겨루던 기기 규격에서 왔습니다. 전원 주파수에 기대는 기기와 시계를 지역을 넘어 그대로 옮길 수 없는 까닭도 여기 있습니다.
화면과 전산은 이 단위를 끊임없이 씁니다. 60 헤르츠로 새로 그리는 화면은 1 초에 예순 번 다시 그려지고, 더 높은 값은 눈에 띄는 움직임 흐림을 줄입니다. 한때 메가헤르츠, 이제는 기가헤르츠로 적히는 처리 장치의 클록 속도도 세는 것은 같습니다. 안쪽의 클록이 1 초에 몇 번 째깍이는가 하는 것입니다.
이 단위는 파동이 아닌 주기적인 모든 것에도 쓰입니다. 분당 예순 번의 심박은 1 헤르츠이고, 주기 1 초의 진자는 1 헤르츠로 흔들리며, 도는 축의 초당 회전수도 같은 방식으로 적습니다.
1 헤르츠는 초당 1 사이클, 1000 밀리헤르츠, 1 킬로헤르츠의 1000 분의 1 과 같습니다.