Omvandling från Gigahertz till Mikrohertz

Information om Gigahertz (GHz)

Gigahertzen är en frekvensenhet som motsvarar en miljard hertz. Beteckningen är GHz. Det är den trådlösa kommunikationens område i vår tid och klockans område i varje nutida dator, och nästan inget av det var i vardagligt bruk före 1990-talet.

Wi-fi upptar två huvudband, vid 2,4 och 5 gigahertz, med ett nyare band nära 6. Bandet vid 2,4 gigahertz är trångt eftersom det är licensfritt nästan överallt och delas med Bluetooth, sladdlösa telefoner och mikrovågsugnar, som arbetar vid 2,45 gigahertz eftersom vattenmolekyler där tar upp energi effektivt. Bandet vid 5 gigahertz ger fler kanaler och högre takt men sugs upp starkare av väggar och täcker därför ett mindre område.

Mobiltelefonin spänner över hela området. Tidigare generationer använde band under 1 gigahertz för deras långa räckvidd in i byggnader och över landsbygden, medan nyare tilldelningar vid 1,8, 2,6 och 3,5 gigahertz bär mer data över kortare avstånd. Ju högre frekvens, desto mer bandbredd finns att tillgå och desto sämre tränger den igenom, och varje nätgeneration är en förhandling mellan dessa två fakta.

Datorernas klockfrekvenser gick över i gigahertz kring år 2000 och stannade nära fyra några år senare. Gränsen är termisk: effektförlusten stiger brant med frekvensen, och bortom ungefär fyra gigahertz kan en vanlig kiselprocessor inte göra sig av med värmen. Prestandavinsterna sedan dess har kommit av fler kärnor, bredare instruktionsutfärdning och bättre minneshierarkier, inte av högre klocka.

Satellitlänkar, radar och radioastronomi arbetar alla här. Väderradar går vanligen mellan 2,7 och 5,6 gigahertz, flygledningens radar i liknande band, och den mikrovågsbakgrund som fyller universum har sitt maximum nära 160 gigahertz, långt över området för kommunikation på jorden.

Millimetervågssystem vid 24 gigahertz och uppåt används till bilarnas kollisionsradar och till mobilnätens band med störst kapacitet. Deras mycket korta våglängder tillåter små antenner och väldiga datatakter men stoppas av nästan vad som helst, inklusive regn och lövverk.

En gigahertz motsvarar en miljard hertz, 1000 megahertz eller 0,001 terahertz.

Information om Mikrohertz (µHz)

Mikrohertzen är en frekvensenhet som motsvarar en miljondels hertz. Beteckningen är µHz. En mikrohertz är en cykel per miljon sekunder, drygt elva och ett halvt dygn, så enheten mäter företeelser som återkommer på veckors, månaders eller års skala.

Asteroseismologin är där den används mest. Stjärnor svänger, och frekvenserna hos dessa svängningar beror av deras inre uppbyggnad på samma sätt som en klockas tonhöjd beror av form och godstjocklek. Solliknande stjärnor klingar vid några tusen mikrohertz, röda jättar vid några tiotal och de största utvecklade stjärnorna under ett. Rymdteleskop som Kepler och TESS mätte dessa frekvenser för hundratusentals stjärnor genom att se deras ljusstyrka variera med några miljondelar.

Tekniken ger storheter som ingen annan metod kan lämna. Ur svängningsspektrum härleder en astronom en stjärnas massa, radie och ålder, och en stjärnas ålder är annars nästan omöjlig att bestämma. Det är så åldrarna hos planetbärande stjärnor, och därmed hos deras planetsystem, i dag fastställs.

Även gravitationsvågsastronomin har gjort anspråk på bandet. Det planerade rymdobservatoriet LISA ska bli känsligt mellan ungefär 100 mikrohertz och en hertz, ett område som rymmer sammansmältande supermassiva svarta hål och de många tusen tätt liggande dubbelvita dvärgarna i vår egen galax. Markbundna detektorer når inte dessa frekvenser eftersom seismiskt brus dränker dem.

Geofysiken använder enheten för de långsammaste tidvattenkomponenterna, däribland de fjortondagars och månatliga måntidvattnen och de halvårs- och årsvisa soltidvattnen, som tillsammans ger de långperiodiska variationer som tidvattenprognoser måste räkna med. Poljorden, vaggandet hos jordens rotationsaxel, har en period på fjorton månader vilket motsvarar omkring 0,8 mikrohertz.

Klimat- och havsvetenskapen når ännu lägre. El Niño-södra oscillationen återkommer oregelbundet vartannat till vart sjunde år, långt under en hundradels mikrohertz, och långa iskärnor upplöser ännu långsammare cykler.

Jorden själv ger ett läroboksexempel. Dess rotationsaxel vandrar i en liten cirkel med en period på omkring 433 dygn, den Chandlerska vaggningen som upptäcktes 1891, vilket är en frekvens på ungefär 0,027 mikrohertz. Att påvisa den krävde årtionden av positionsastronomi, ty en så långsam signal kan skiljas från driften bara genom att många cykler iakttas. Det är bandets allmänna villkor: en mätning vid en mikrohertz kräver en registrering på minst några miljoner sekunder, helst några tiotals miljoner, så instrument måste vara stabila i åratal innan deras data kan läsas. Enheten hör därför till de tålmodiga vetenskaperna och inte till de snabba.

En mikrohertz motsvarar 0,000001 hertz, en cykel per miljon sekunder eller 1000 nanohertz.