| Referência | Hertz (Hz) | Nanohertz (nHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 50 Hz | 5 × 1010 nHz |
| Concert pitch A above middle C | 440 Hz | 4.4 × 1011 nHz |
| An FM radio station | 100000000 Hz | 1 × 1017 nHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 109 Hz | 2.4 × 1018 nHz |
| A desktop processor clock | 3 × 109 Hz | 3 × 1018 nHz |
O hertz é a unidade SI de frequência, igual a um ciclo por segundo. O seu símbolo é Hz. É uma unidade derivada cuja dimensão é simplesmente o inverso de um tempo, pelo que uma quantidade em hertz conta quantas vezes algo se repete num segundo.
Tem o nome de Heinrich Hertz, que entre 1886 e 1889 produziu e detetou ondas de rádio em laboratório e confirmou assim a previsão de Maxwell de que a luz e as ondas eletromagnéticas são o mesmo fenómeno. A unidade foi adotada internacionalmente em 1960, substituindo os ciclos por segundo, mais antigos e mais literais, que ainda se veem por vezes em equipamento de época.
O som ocupa a extremidade baixa da escala. A audição humana vai de cerca de 20 hertz a 20 000 hertz, embora o limite superior desça com a idade e fique em geral bem abaixo de 16 000 hertz na meia-idade. A altura musical é frequência: o lá acima do dó central está fixado por convenção em 440 hertz, e cada oitava é uma duplicação, pelo que a mesma nota uma oitava acima vale 880 hertz.
A eletricidade da rede alterna a 50 hertz na maior parte do mundo e a 60 hertz na América do Norte e em partes do Japão e da América do Sul. A divisão é histórica e não técnica, vem de normas de equipamento rivais do final do século XIX, e explica por que razão aparelhos e relógios que dependem da frequência da rede não podem simplesmente mudar de região.
Os ecrãs e a informática usam-na sem cessar. Um monitor que atualiza a 60 hertz redesenha-se sessenta vezes por segundo, e frequências mais altas reduzem a desfocagem de movimento visível. As velocidades de relógio dos processadores, outrora em megahertz e hoje em gigahertz, contam o mesmo: quantas vezes por segundo bate o relógio interno.
A unidade aplica-se ainda a tudo o que é periódico sem ser uma onda. Uma frequência cardíaca de 60 batimentos por minuto é um hertz, um pêndulo com um segundo de período oscila a um hertz, e a frequência de um veio em rotação em voltas por segundo exprime-se de igual modo.
Um hertz equivale a um ciclo por segundo, a 1000 milihertz ou a um milésimo de quilohertz.
O nano-hertz é uma unidade de frequência igual a um mil milionésimo de hertz. O seu símbolo é nHz. Um nano-hertz é um ciclo a cada mil milhões de segundos, pouco menos de trinta e dois anos, pelo que uma única oscilação a esta frequência dura mais do que a maioria das carreiras.
Quase nada a usa, e então, em 2023, tornou-se uma das unidades mais discutidas da física. Várias colaborações de redes de cronometragem de pulsares, a trabalhar de forma independente em quatro continentes, relataram indícios de um fundo de ondas gravitacionais na banda dos nano-hertz. O sinal parece vir de pares de buracos negros supermassivos que se orbitam mutuamente nos centros de galáxias fundidas ao longo de toda a história do universo.
A técnica de medição é notável. Os pulsares de milissegundo são estrelas de neutrões que giram centenas de vezes por segundo e emitem um feixe que varre a Terra com regularidade extraordinária, rivalizando com relógios atómicos. Uma onda gravitacional que atravessa a galáxia estica e comprime o espaço entre a Terra e cada pulsar, alterando os tempos de chegada dos impulsos em algumas centenas de nanossegundos. Vigiando dezenas de pulsares durante duas décadas e procurando um padrão específico de correlação entre eles, os astrónomos detetam ondas cujos comprimentos se medem em anos-luz.
Nenhum instrumento poderia funcionar de outro modo a estas frequências. Um detetor tem de ter tamanho comparável ao comprimento de onda que procura, e uma onda gravitacional de um nano-hertz tem um comprimento de dezenas de anos-luz. A própria galáxia é o aparelho, e os pulsares são as suas marcas.
A unidade aparece noutros lugares apenas nos mais lentos dos ciclos naturais. A precessão do eixo da Terra leva cerca de 26 000 anos, aproximadamente 1,2 nano-hertz. As variações orbitais de excentricidade, obliquidade e precessão que marcam o ritmo das glaciações, os ciclos de Milankovitch, vão de cerca de 0,5 nano-hertz até um décimo disso.
Abaixo do nano-hertz o conceito de frequência torna-se forçado, porque nada foi observado durante tempo suficiente para se ver um ciclo completo, e o valor deduz-se da teoria em vez de ser contado.
Um nano-hertz equivale a 0,000000001 hertz, a um ciclo a cada mil milhões de segundos ou a 0,001 micro-hertz.