| 기준 | 기가헤르츠 (GHz) | 마이크로헤르츠 (µHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 0.00000005 GHz | 50000000 µHz |
| Concert pitch A above middle C | 0.00000044 GHz | 440000000 µHz |
| An FM radio station | 0.1 GHz | 1 × 1014 µHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 GHz | 2.4 × 1015 µHz |
| A desktop processor clock | 3 GHz | 3 × 1015 µHz |
기가헤르츠는 10 억 헤르츠에 해당하는 진동수 단위입니다. 기호는 GHz 입니다. 오늘날 무선 통신과 지금 쓰이는 모든 컴퓨터 안쪽 클록이 놓인 영역이며, 그 안에 있는 것 가운데 1990 년대 이전에 일상이던 것은 거의 없습니다.
무선 랜은 2.4 와 5 기가헤르츠의 두 주요 대역을 차지하고 6 근처에 더 새로운 대역이 있습니다. 2.4 기가헤르츠 대역이 붐비는 까닭은 거의 모든 나라에서 허가 없이 쓸 수 있고 블루투스, 무선 전화기, 전자레인지와 함께 쓰기 때문입니다. 전자레인지가 2.45 기가헤르츠로 도는 것은 그 주파수에서 물 분자가 에너지를 잘 빨아들이기 때문입니다. 5 기가헤르츠 대역은 채널이 더 많고 속도가 높지만 벽에 더 세게 먹혀 덮는 범위가 좁습니다.
이동 전화는 이 영역 전체에 걸쳐 있습니다. 이전 세대는 건물 안쪽과 들판까지 닿는 거리를 얻으려고 1 기가헤르츠 아래의 대역을 썼습니다. 더 새로운 1.8, 2.6, 3.5 기가헤르츠 할당은 더 짧은 거리에 더 많은 자료를 나릅니다. 주파수가 높을수록 쓸 수 있는 대역폭은 넓어지고 뚫고 나가는 힘은 줄어듭니다. 세대마다의 망 설계는 늘 이 두 사실 사이의 흥정입니다.
컴퓨터의 클록 속도는 2000 년 무렵 기가헤르츠 영역에 들어섰고 몇 해 뒤 4 근처에서 멈추었습니다. 한계는 열에 있습니다. 소비 전력은 주파수와 함께 가파르게 늘고, 약 4 기가헤르츠를 넘으면 보통의 규소 처리 장치는 열을 버리지 못합니다. 그 뒤의 성능 향상은 클록을 올리는 데서가 아니라 코어를 늘리고 명령 발행을 넓히고 기억 계층을 개선하는 데서 왔습니다.
위성 회선, 레이더, 전파 천문학이 모두 여기서 일합니다. 기상 레이더는 보통 2.7 에서 5.6 기가헤르츠를, 항공 관제 레이더도 비슷한 대역을 쓰며, 우주를 채운 마이크로파 배경 복사는 160 기가헤르츠 언저리에 봉우리를 둡니다. 지상 통신의 범위를 한참 웃도는 높이입니다.
24 기가헤르츠 이상의 밀리미터파 장치는 자동차의 충돌 회피 레이더와 이동 통신망에서 가장 용량이 큰 대역에 쓰입니다. 파장이 매우 짧아 작은 안테나와 거대한 전송 속도를 이룰 수 있지만, 비와 나뭇잎을 비롯해 거의 무엇에나 막힙니다.
1 기가헤르츠는 10 억 헤르츠, 1000 메가헤르츠, 0.001 테라헤르츠와 같습니다.
마이크로헤르츠는 1 헤르츠의 100 만분의 1 에 해당하는 진동수 단위입니다. 기호는 µHz 입니다. 1 마이크로헤르츠는 100 만 초에 한 번, 곧 열하루 반 남짓에 한 번 되풀이되는 것이어서, 이 단위는 몇 주와 몇 달과 몇 해의 눈금에서 되풀이되는 현상을 잽니다.
가장 널리 쓰이는 곳은 별 진동학입니다. 항성은 떨리며, 그 떨림의 진동수는 종소리의 높이가 모양과 두께로 정해지듯 별 속의 짜임에 따라 정해집니다. 해를 닮은 항성은 수천 마이크로헤르츠로 울고, 적색거성은 수십 마이크로헤르츠, 가장 크게 진화한 별은 1 아래에서 웁니다. 케플러와 TESS 같은 우주망원경은 밝기가 100 만분의 몇만큼 흔들리는 것을 지켜보며 수십만 항성의 이 진동수를 쟀습니다.
이 방법은 다른 어떤 수단으로도 얻을 수 없는 양을 내줍니다. 진동의 스펙트럼에서 천문학자는 항성의 질량과 반지름과 나이를 끌어낼 수 있습니다. 항성의 나이는 그 밖의 방법으로는 거의 정할 수 없습니다. 행성을 거느린 항성의, 따라서 그 행성계의 나이가 오늘날 이렇게 정해집니다.
중력파 천문학도 이 대역을 탐냅니다. 계획 중인 우주 중력파 관측소 LISA 는 약 100 마이크로헤르츠에서 1 헤르츠 사이에서 민감할 예정입니다. 이 범위에는 합쳐지는 초대질량 블랙홀과, 우리 은하에 있는 수천에 이르는 가까이 붙은 백색왜성 쌍성이 들어 있습니다. 땅 위의 검출기는 이 주파수에 닿지 못합니다. 땅의 잡음에 삼켜지기 때문입니다.
지구물리학은 가장 느린 분조에 이 단위를 씁니다. 보름 주기와 한 달 주기의 달 조석, 반년 주기와 한 해 주기의 해 조석이 그것이며, 함께 긴 주기의 변동을 낳아 조석 예보가 이를 셈에 넣어야 합니다. 지구 자전축의 흔들림인 극운동은 열넉 달의 주기를 지니며 이는 약 0.8 마이크로헤르츠에 해당합니다.
기후와 바다의 과학은 더 낮은 데까지 미칩니다. 엘니뇨 남방진동은 두 해에서 일곱 해마다 불규칙하게 돌아오는데, 이는 0.01 마이크로헤르츠에 한참 못 미칩니다. 긴 빙하 시추 기록은 그보다 더 느린 주기까지 풀어냅니다.
지구 자체가 교과서 같은 보기를 줍니다. 그 자전축은 약 433 일 주기로 작은 원을 떠돕니다. 1891 년에 밝혀진 챈들러 흔들림이며, 진동수로는 약 0.027 마이크로헤르츠입니다. 이를 잡아내는 데는 몇십 해의 위치 천문 작업이 들었습니다. 이토록 느린 신호는 여러 주기를 살펴야 비로소 서서히 어긋나는 흐름과 갈라지기 때문입니다. 그것이 이 띠의 일반적인 제약입니다. 1 마이크로헤르츠에서의 잼에는 적어도 몇백만 초, 되도록 몇천만 초의 기록이 필요하며, 장치는 그 자료를 읽을 수 있게 될 때까지 몇 해씩 흔들림 없어야 합니다. 그러니 이 단위는 빠른 학문이 아니라 참을성 있는 학문의 것입니다.
1 마이크로헤르츠는 0.000001 헤르츠, 100 만 초에 1 사이클, 1000 나노헤르츠와 같습니다.