Conversão de Terahertz para Microhertz

Informações sobre o Terahertz (THz)

O terahertz é uma unidade de frequência igual a um bilião de hertz. O seu símbolo é THz. Ocupa a lacuna entre as frequências de rádio mais altas e a luz infravermelha mais baixa, uma região que durante quase todo o século XX foi tão difícil de gerar ou detetar que ficou conhecida como a lacuna dos terahertz.

A dificuldade era prática e não teórica. Os osciladores eletrónicos ficam sem velocidade acima de umas centenas de gigahertz porque os portadores de carga não respondem com rapidez suficiente, ao passo que as fontes óticas como o laser perdem rendimento abaixo do infravermelho. A banda intermédia não tinha tecnologia cómoda de nenhum dos lados, e foi durante décadas a parte menos explorada do espetro eletromagnético.

Isso mudou com os lasers ultrarrápidos e as antenas fotocondutoras, que geram impulsos de terahertz iluminando um semicondutor com um impulso laser de poucos femtossegundos. A espetroscopia de terahertz no domínio do tempo mede hoje a resposta dos materiais ao longo da banda, e a técnica tornou-se ferramenta corrente na ciência dos materiais.

O rastreio de segurança é a aplicação mais conhecida. A radiação de terahertz atravessa roupa, papel, plástico e cerâmica mas é travada pelo metal e absorvida pela água, e a sua energia por fotão é demasiado baixa para ionizar seja o que for, pelo que consegue formar imagens de objetos escondidos sem os riscos dos raios X. Os pórticos corporais dos aeroportos funcionam segundo este princípio.

A espetroscopia molecular usa a banda porque muitas moléculas grandes têm aqui modos de rotação e de vibração. Os explosivos e as drogas apresentam assinaturas de terahertz características, e a técnica serve no controlo de qualidade farmacêutico para distinguir formas cristalinas que outros métodos tornam idênticas. A conservação de arte aplica-a para ver sob as camadas de tinta sem tocar numa tela.

A astronomia observa a estas frequências a partir de sítios altos e secos ou de órbita, porque o vapor de água atmosférico absorve fortemente a radiação de terahertz. O pó frio e o gás molecular das regiões de formação estelar radiam aqui, razão pela qual se constroem observatórios em grande altitude no Chile e no polo sul.

A investigação em comunicações começou a entrar na banda. As taxas de dados crescem com a largura de banda disponível, e há muito mais espaço acima dos 100 giga-hertz do que abaixo, pelo que laboratórios demonstraram ligações sem fios a transportar centenas de gigabits por segundo em frequências que se aproximam do tera-hertz. O obstáculo é que o vapor de água absorve fortemente estas ondas, limitando uma ligação a algumas centenas de metros com ar limpo e a muito menos sob chuva. Isso confina a técnica a saltos curtos: ligações entre antenas de cobertura, ligações dentro de um centro de dados, ou o último troço entre um poste de iluminação e um edifício, e não algo parecido com uma radiodifusão.

Um terahertz equivale a um bilião de hertz, a 1000 gigahertz ou a um comprimento de onda de cerca de 0,3 milímetros.

Informações sobre o Microhertz (µHz)

O micro-hertz é uma unidade de frequência igual a um milionésimo de hertz. O seu símbolo é µHz. Um micro-hertz é um ciclo por milhão de segundos, pouco mais de onze dias e meio, pelo que a unidade mede coisas que se repetem à escala de semanas, meses ou anos.

A asterossismologia é onde mais se usa. As estrelas oscilam, e as frequências dessas oscilações dependem da sua estrutura interna do mesmo modo que o tom de um sino depende da forma e da espessura. As estrelas semelhantes ao Sol soam a alguns milhares de micro-hertz, as gigantes vermelhas a algumas dezenas, e as maiores estrelas evoluídas abaixo de um. Telescópios espaciais como o Kepler e o TESS mediram estas frequências para centenas de milhares de estrelas observando o brilho variar umas poucas partes por milhão.

A técnica fornece grandezas que nenhum outro método consegue dar. A partir do espetro de oscilação, um astrónomo deduz a massa, o raio e a idade de uma estrela, e a idade de uma estrela é de outro modo quase impossível de determinar. É assim que hoje se estabelecem as idades das estrelas com planetas e, por conseguinte, dos seus sistemas planetários.

A astronomia de ondas gravitacionais reclamou igualmente a banda. O observatório espacial previsto LISA será sensível entre cerca de 100 micro-hertz e um hertz, faixa que contém buracos negros supermassivos em fusão e os muitos milhares de anãs brancas binárias próximas da nossa própria galáxia. Os detetores terrestres não alcançam estas frequências porque o ruído sísmico os submerge.

A geofísica usa a unidade para as componentes de maré mais lentas, incluindo as marés lunares quinzenal e mensal e as solares semestral e anual, que juntas produzem as variações de longo período que as previsões de maré têm de incluir. O movimento polar, a oscilação do eixo de rotação da Terra, tem um período de catorze meses correspondente a cerca de 0,8 micro-hertz.

As ciências do clima e do oceano descem ainda mais. A Oscilação Sul de El Niño regressa de forma irregular a cada dois a sete anos, muito abaixo de um centésimo de micro-hertz, e os longos registos dos testemunhos de gelo resolvem ciclos ainda mais lentos.

A própria Terra fornece um exemplo de manual. O seu eixo de rotação vagueia num pequeno círculo com um período de cerca de 433 dias, a oscilação de Chandler descoberta em 1891, o que dá uma frequência de cerca de 0,027 micro-hertz. Detetá-la exigiu décadas de astronomia de posição, porque um sinal tão lento só se separa da deriva observando muitos ciclos. É essa a restrição geral da banda: uma medição a um micro-hertz precisa de um registo de pelo menos alguns milhões de segundos, e de preferência algumas dezenas de milhões, pelo que os instrumentos têm de ser estáveis durante anos antes de os seus dados poderem ser lidos. A unidade pertence, pois, às ciências pacientes e não às rápidas.

Um micro-hertz equivale a 0,000001 hertz, a um ciclo por milhão de segundos ou a 1000 nano-hertz.