| 마이크로헤르츠 (µHz) | 나노헤르츠 (nHz) |
|---|---|
| 1 마이크로헤르츠 | 1000 nHz |
| 2 마이크로헤르츠 | 2000 nHz |
| 3 마이크로헤르츠 | 3000 nHz |
| 4 마이크로헤르츠 | 4000 nHz |
| 5 마이크로헤르츠 | 5000 nHz |
| 10 마이크로헤르츠 | 10000 nHz |
| 20 마이크로헤르츠 | 20000 nHz |
| 25 마이크로헤르츠 | 25000 nHz |
| 50 마이크로헤르츠 | 50000 nHz |
| 100 마이크로헤르츠 | 100000 nHz |
| 기준 | 마이크로헤르츠 (µHz) | 나노헤르츠 (nHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 50000000 µHz | 5 × 1010 nHz |
| Concert pitch A above middle C | 440000000 µHz | 4.4 × 1011 nHz |
| An FM radio station | 1 × 1014 µHz | 1 × 1017 nHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 1015 µHz | 2.4 × 1018 nHz |
| A desktop processor clock | 3 × 1015 µHz | 3 × 1018 nHz |
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.
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.