마이크로헤르츠에서 킬로헤르츠(으)로 변환

마이크로헤르츠(µHz)에 대하여

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.

킬로헤르츠(kHz)에 대하여

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.