Hertsi
SI-johdannaisyksikkö · suure: taajuus
01 · Määritelmä
Hertz sai radioaallot kiinni laboratoriossaan ja kuoli kolmenkymmenenkuuden vuoden iässä ehtimättä nähdä radiota. Taajuuden yksikkö nimettiin hänen mukaansa kolmekymmentäkuusi vuotta hänen kuolemansa jälkeen.
Yksi hertsi on yksi tapahtuma sekunnissa. Muodollisesti se on vain käänteinen sekunti, mutta hertsillä on tiukka käyttöala: vain jaksolliset ilmiöt, joissa tapahtuma toistuu yhtä pitkin välein. Sydän lyö noin 1 Hz:n taajuudella, pistorasian verkko värähtelee 50 Hz:ssä, kamarisävel a¹ on 440 Hz, suoritin kellottaa gigahertseissä. Käänteisellä sekunnilla on muitakin nimiä: sama dimensio on becquerelillä radioaktiiviselle hajoamiselle ja kulmanopeudella radiaaneina sekunnissa, mutta ne ovat eri suureita eikä niitä saa sekoittaa.
Sekunti potenssiin miinus yksi on hertsin, becquerelin ja radiaani sekunnissa -yksikön takana, eikä dimensio auta erottamaan niitä — ero on ilmiön luonteessa. ISO 80000-3 sallii hertsin vain jaksollisille ilmiöille, ISO 80000-10 varaa becquerelin satunnaisille hajoamisille ja määrää kulmataajuuden ilmaistavaksi radiaaneina sekunnissa juuri siksi, ettei kertoimen kaksi pii katoaisi merkinnästä. Muodollisesti radiaani on dimensioton ja rad/s voitaisiin lyhentää muotoon s⁻¹, mutta silloin kierrokset ja värähtelyt eivät enää erottuisi paperilla.
02 · Muunnos
Syötä taajuus — kortti antaa jaksonajan ja aallonpituuden
Taajuus ja jaksonaika ovat toistensa käänteisluvut, siksi taulukko kääntää suureen sen sijaan että kertoisi sen. Kierrokset ja lyönnit minuutissa ovat samoja jaksoja, vain minuuttiin suhteutettuina.
Taulukon aaltoluku ei ole taajuus vaan sen spektroskooppinen sijainen: käänteinen senttimetri kertoo, montako aallonpituutta mahtuu senttimetriin, ja muuntuu hertseiksi kertomalla valon nopeudella. Kemistit ja spektroskoopikot käyttävät sitä, koska luku tulee kätevä: hiili-happisidoksen värähtely antaa 1700 käänteistä senttimetriä viidenkymmenenyhden terahertsin sijaan.
| Yksikkö | Nimi | Arvo | Missä esiintyy |
|---|---|---|---|
| Hz | hertsi, SI-yksikkö | 50 | fysiikka, tekniikka, musiikki |
| kHz | kilohertsi | 0,05 | ääni, pitkät aallot |
| MHz | megahertsi | 5·10⁻⁵ | radio, kellotaajuudet |
| GHz | gigahertsi | 5·10⁻⁸ | suorittimet, wifi, tutkat |
| THz | terahertsi | 5·10⁻¹¹ | infrapuna ja näkyvä valo |
| rad/s | radiaani sekunnissa | 314,16 | mekaniikka, värähtelyoppi |
| c/s | cycles per second | 50 | radiotekniikka ennen 1960-lukua |
| kc/s | kilojaksoa sekunnissa | 0,05 | putkivastaanottimien asteikot |
| Mc/s | megajaksoa sekunnissa | 5·10⁻⁵ | lyhytaaltoyhteydet |
| r/min | kierros minuutissa | 3000 | akselit, moottorit, levyt |
| s | jaksonaika sekunteina | 0,02 | heilurit, mekaniikka |
| cm⁻¹ | aaltoluku | 1,668·10⁻⁹ | spektroskopia, kemia |
Taajuus ja jaksonaika ovat toistensa käänteisluvut, siksi taulukko kääntää suureen. Radiaani sekunnissa eroaa hertsistä kertoimella kaksi pii: verkon viisikymmentä hertsiä on 314 radiaania sekunnissa
03 · Suuruusluokat
Marsin radalta gammakvantteihinYksi hertsi: leposyke, yksi jakso sekunnissa
04 · Mittalaitteet
Millä taajuutta mitataan
Se laskee pulssit vertailuvälin aikana ja jakaa toisen toisella. Tarkkuus riippuu kokonaan sisäisestä kiteestä: sekunnin porttiajalla laite ei voi tuntea taajuutta yhtä laskentaa tarkemmin, siksi korkeat taajuudet mitataan jakamalla ja matalat jaksonaikaa mittaamalla.
Se näyttää värähtelyn muodon ajassa: taajuus saadaan, kun jaksonaika lasketaan pyyhkäisyn ruuduista. Menetelmä on karkeampi kuin laskuri, mutta itse signaali näkyy — säröt, värinä ja se, ettei värähtely ole lainkaan yksittäinen.
Se välähtää tunnetulla taajuudella: kun pyörivän kappaleen merkki näyttää pysähtyneeltä, taajuudet osuvat yhteen. Menetelmä ei koske mihinkään ja on siksi korvaamaton akseleille ja siiville, mutta se pettää — pyörä pysähtyy myös monikerroilla, ja kokenut mekaanikko tarkistaa aina kaksinkertaisella.
Se ei mittaa taajuutta vaan asettaa sen: jäähdytetyt cesiumatomit heitetään mikroaaltoontelon läpi ja oskillaattori viritetään resonanssiin. Juuri tällaiset laitteet pitävät maailmanaikaa, kun taas strontiumin ja ytterbiumin optiset standardit ovat jo satoja kertoja tarkempia.
05 · Kirjoitussäännöt
Iso H, pieni z, eikä mitään ”sekunnissa”
Tunnus on muodostettu sukunimestä, siksi ensimmäinen kirjain on iso ja toinen pieni: Hz, ei HZ eikä hz. Yksikön nimi kirjoitetaan tekstissä pienellä — hertsi. Etuliitteet ladotaan ilman välilyöntiä ja oikeassa koossa: kHz pienellä k:lla, MHz ja GHz isolla.
Luvun ja tunnuksen väliin tulee sitova välilyönti. Venäläinen tunnus on Гц, isolla Г:lla ja pienellä ц:llä. Kertovat etuliitteet ulottuvat eksaan asti: kilohertsi, megahertsi, gigahertsi, terahertsi, petahertsi, eksahertsi; kaksi viimeistä tavataan optiikassa ja röntgenfysiikassa. Pyörimistaajuuden saa ISO 80000-3:n mukaan ilmoittaa hertseinä, jos yksi kierros lasketaan jaksoksi, mutta tekniikka suosii kierroksia minuutissa, eikä näitä kahta merkintätapaa pidä sekoittaa samassa asiakirjassa.
06 · Naapuriyksiköt
Kolme yksikköä jakaa hertsin kanssa käänteisen sekunnin dimension. Niitä ei erota laskutoimitus vaan se, mikä toistuu — ja toistuuko mikään.
satunnaiset hajoamiset
jaksoa sekunnissa
kulmataajuus
Simetriumin korteista ovat hertsin naapureita sekunti, jonka käänteisluku se on, becquerel samaa dimensiota ja toista merkitystä, radiaani s kierroksena minuutissa pyörimiselle, ja desibeli, jolla kuvataan signaalin vaimenemista taajuuden myötä.
07 · Historiallinen osa
Jaksot sekunnissa, joista tuli sukunimi
Karlsruhessa hän kokosi värähtelijän kipinävälillä ja vastaanotinrenkaan muutaman metrin päähän siitä. Renkaassa hyppäsi kipinä värähtelijän purkausten tahdissa: aalto oli kulkenut ilman läpi ja tullut napatuksi. Sen pituuden Hertz mittasi laboratorion seinää vasten syntyneestä seisovasta kuviosta — se osoittautui metrin mittaiseksi.
Puoli vuosisataa radiotekniikka kirjoitti cycles per second, ja vastaanottimien asteikoilla oli kilojaksoja ja megajaksoja. Merkintä oli läpinäkyvä mutta kömpelö, ja se näytti eri kielissä erilaiselta — yhteistä tunnusta ei ollut.
Kansainvälinen sähkötekninen komissio ehdotti yksikön nimeksi hertsiä, mutta tottumus piti tiukasti: kilojaksot katosivat asteikoilta vasta kuusikymmentäluvun lopulla, sen jälkeen kun Yleiskonferenssi oli ottanut hertsin kansainväliseen järjestelmään.
Sekunnin tähtitieteellinen määritelmä korvattiin atomaarisella: cesium-133:n siirtymän taajuus julistettiin tarkaksi hertsiluvuksi. Siitä hetkestä hertsi lakkasi asiallisesti olemasta sekunnista johdettu — pikemminkin päinvastoin.
Hertz piti kokeitaan hyödyttöminä
Vuonna 1887 hän sai vastaanotinpiiriin kipinän lähetinpiirin purkauksesta ja osoitti, että Maxwellin ennustamat sähkömagneettiset aallot ovat olemassa. Kysymykseen käytöstä hän vastasi, ettei siinä ole mitään käytännön mieltä — se on vain teorian vahvistus. Kahdeksan vuotta myöhemmin Popov ja Marconi alkoivat lähettää signaaleja, ja siihen mennessä kun taajuuden yksikkö nimettiin hänen mukaansa, radio yhdisti jo maanosia. Nykyään hertseinä mitataan kaikkea suorittimen kellosta gravitaatioaaltojen taajuuteen.
Luettelo · mittayksiköt
Kortti jokaiselle suureelle
Seitsemän SI-perusyksikköä, kaksikymmentäkaksi omalla nimellä varustettua johdannaista ja järjestelmän ulkopuoliset yksiköt, joita ilman ei tule toimeen tekniikka eikä arki. Jokaisella oma lehtensä: määritelmä, muunnos, mittalaitteet, kirjoitussäännöt. 14 kielellä.
SI-johdannaisyksiköt omalla nimellä
hertsin kortti on aukiSI-perusyksiköt
terrakotalla — sekunti, jonka hertsi kääntääTaajuus muissa merkintätavoissa
Kortin kieli
14 kieltä. Tunnus Hz on kansainvälinen, mutta verkon taajuus ei: viisikymmentä hertsiä Euroopassa ja Aasiassa, kuusikymmentä Amerikassa ja Japanissa — kortti asettaa paikallisen arvon.