太赫兹转赫兹:数一数寒冷的宇宙
这个换算在做什么
它乘以一万亿,把一条光谱观测展开成完整的每秒周期数。天文学家之所以用太赫兹发表结果,是因为在这个尺度上有意义的谱线彼此靠得很近,而背后的物理却用赫兹陈述。换算是精确的,所以以太赫兹报到三位小数的测量,完整写出时精度一位不少。
这个频段揭示了什么
星际之间寒冷的尘埃和气体在这个区域辐射最强,此外还有一批分子谱线,它们在光学波段看不见,因为那些物质冷到不发可见光、又暖到在射电波段不明显。地面观测很困难,因为大气吸收了这里的大部分频段,所以这类仪器往往安置在高而干燥的台址,或者装在飞机和卫星上。
太赫兹转赫兹换算对照表
天文谱线与观测窗口及其两种单位,说明一个波长如此短的频段为什么仍然用频率来描述。
| 太赫兹 (THz) | 赫兹 (Hz) |
|---|---|
| 1 | 1000000000000 |
| 2 | 2000000000000 |
| 10 | 10000000000000 |
| 100 | 100000000000000 |
| 300 | 300000000000000 |
| 1000 | 1e+15 |
天文学家为什么在这里放弃了波长
光学传统用纳米或微米波长来标识一条谱线,射电传统则用频率。太赫兹天文学同时继承了两种习惯,最后频率胜出,因为谱线要拿来和实验室测量的分子跃迁比对,而那些数据正是按频率制表的。因此同一次观测,观测者可能用太赫兹报出,核对它的物理学家却用赫兹。
十二位,来回两遍
乘以一万亿就是把小数点向右移十二位。所以 1.4 THz 的谱线会变成十四位数字,以 1,400,000,000,000 开头。数位数比数零更快。
常见问题
太赫兹怎么换算成赫兹?
乘以一万亿,也就是一百万个百万。所以 1.4 THz 的谱线等于 1,400,000,000,000 Hz。这个乘法是精确的,把小数点向右移十二位。
一个太赫兹里有多少赫兹?
一万亿,即 10¹²。赫兹和太赫兹之间隔着四级一千——千、兆、吉、太——所以总倍率是一千的四次方。
天文学家为什么在这个频段工作?
因为太空中的冷尘埃和气体在那里辐射。冷到不发可见光、又暖到在射电辐射里不够明亮的物质,会在太赫兹区域显形,而且好几种分子有独特的谱线,可以用来测量它们的丰度。
能从地面观测吗?
只能在少数大气透明的窗口,而且只在又高又干燥的台址,因为水汽在这个频段的大部分地方吸收很强。飞机和卫星通过升到大气大部分之上来回避这个问题。
在这么大的量级上换算器会失准吗?
不会。乘的是十的幂,运算精确,只要结果仍然可读就会完整写出而不是用指数形式。只有极大、真的无法阅读的结果才会退回指数记法。