テラヘルツからヘルツへ——天文学が使う単位
この換算がしていること
1 兆を掛けて、テラヘルツの値を毎秒の周期数に戻します。遠方の天体からの電波は、地上の無線よりずっと高い周波数で届くことがあり、その報告はしばしばテラヘルツでなされます。ヘルツに直すと 15 桁近い数になるので、桁区切りと指数表記が欠かせません。
星間分子が残す線
星間雲の中の分子は、それぞれ決まった周波数の光を出します。その多くがテラヘルツの範囲にあり、どの分子がどれだけあるかを知る手がかりになります。望遠鏡の受信機はこの帯域に合わせて作られ、観測の記録はテラヘルツとヘルツの両方で残されます。単位の隔たりは 12 桁あり、指数なしでは扱えない大きさです。
テラヘルツからヘルツへの換算表
天文観測で用いられるテラヘルツの値をヘルツと並べ、12 桁の差を目で確かめられるようにしました。
| テラヘルツ (THz) | ヘルツ (Hz) |
|---|---|
| 1 | 1000000000000 |
| 2 | 2000000000000 |
| 10 | 10000000000000 |
| 100 | 100000000000000 |
| 300 | 300000000000000 |
| 1000 | 1e+15 |
大気に遮られる帯域
1 THz の光は、波長に直すと 0.3 ミリメートルほどです。可視光よりずっと長く、電波よりは短いこの領域は、大気の水蒸気に強く吸収されるため、地上の観測には高い場所か乾燥した空が必要です。それでも観測が続けられてきたのは、ここにしか見えない分子の線があるからです。
0 を 12 個ではなく指数で
テラヘルツからヘルツへは 1 兆倍、つまり 0 を 12 個足すのと同じです。1 THz が 1,000,000,000,000 Hz になります。指数で書くなら 10 の 12 乗で、掛け算の回数を数えるより速く確かめられます。
よくある質問
1 THz は何ヘルツですか？
1,000,000,000,000 Hz、つまり 1 兆ヘルツです。テラは 10 の 12 乗を表す接頭辞なので、0 を 12 個付けるのと同じ計算になります。
なぜ天文学ではテラヘルツを使うのですか？
星間空間の分子がこの帯域に固有の線を出すからです。分子ごとに周波数が決まっているので、どの周波数がどれだけ強く観測されるかを見れば、そこに何があるかを推定できます。
テラヘルツの観測はどこで行われますか？
大気の吸収を避けるため、高地や乾燥した土地、あるいは大気の外に置かれた望遠鏡で行われます。地上の低地では水蒸気に遮られて、この帯域の多くは届きません。
ヘルツに直すと桁が多すぎて読めません。
桁区切りか指数表記を使うのがふつうです。1 THz は 1,000,000,000,000 Hz、指数で書けば 10 の 12 乗になります。桁の数そのものより、指数の差を比べるほうが間違いが少なくなります。
テラヘルツの像を撮ることはできますか？
できます。電波の技術と光学の技術を組み合わせた干渉計が使われ、複数の望遠鏡の信号を重ねて分解能を上げます。この帯域の観測は、口径の大きな単一の鏡を作るより、複数の装置を連ねる方向で発展してきました。