Hertsi (Hz) – taajuuden SI-yksikkö: määritelmä, esimerkit ja kuulorajat
Hertsi (Hz) selitetty selkeästi: taajuuden SI‑yksikkö, esimerkit kuten Keski‑C (262 Hz) ja kuulorajat (20–20 000 Hz) — ymmärrä taajuudet helposti.
Hertz (symboli: Hz, määritelmä: 1/s) on ajasta johdettu yksikkö, joka mittaa taajuutta kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI). Taajuudella tarkoitetaan tapahtumien toistumistiheyttä: taajuus 1 hertsi tarkoittaa, että tapahtuma toistuu kerran sekunnissa. Esimerkiksi Keski-C-nuotin (pianon keskellä oleva C) taajuus on noin 261,6 Hz, eli noin 262 värähtelyä sekunnissa; tätä säveltä kuullaan silloin, kun kyseistä pianonäppäintä soitetaan.
Määritelmä ja laskusuhteet
1 Hz = 1 s⁻¹. Taajuus f ja jaksonaika T liittyvät toisiinsa yksinkertaisesti kaavalla T = 1 / f. Kulmataajuus (ang. angular frequency) ω, jota käytetään erityisesti fysikaalisissa yhtälöissä, liittyy hertseihin kaavalla ω = 2πf (yksikkönä rad/s).
Yleisiä esimerkkejä taajuuksista
- Sydämen syke levossa: noin 1–2 Hz (60–120 lyöntiä minuutissa).
- Sähköverkko: tavallisesti 50 Hz (Euroopassa) tai 60 Hz (Pohjois-Amerikassa).
- Guitarin matalin E-nuppi: noin 82,4 Hz.
- Ihmisen puheen perustaajuudet: tyypillisesti noin 85–255 Hz (riippuu sukupuolesta ja puhujasta).
- Äänen kuultava alue ihmiselle: noin 20–20 000 Hz.
- Levinneet radiotaajuudet: kHz–GHz-alueet (esim. AM-radio kHz-luokkaa, FM-radio ~100 MHz, mobiiliverkot ja Wi‑Fi GHz‑luokkaa).
- Ultraääni (sovellukset kuten lääketieteellinen kuvantaminen): usein 1 MHz–20 MHz.
- Kaiutähtäimet/lepakkohavaitseminen: kymmeniä tai satoja kHz.
Kuulominen ja laajemmat kuuloalueet
Ihminen pystyy kuulemaan ääniä suunnilleen 20–20 000 Hz:n taajuusalueella, mutta yksilölliset rajat vaihtelevat iän, altistuksen melulle ja terveyden mukaan. Nuorella ihmisellä ylin kuultava taajuus voi olla yli 20 kHz, kun taas iän myötä korkeat taajuudet usein heikkenevät. Pöllöt on mainittu esimerkkinä: niiden kuuloalueen on ilmoitettu olevan noin 200–12 000 Hz, mutta eläinlajien tarkat kuuloalueet vaihtelevat lajeittain ja lähteittäin.
Mittaaminen ja laitteet
Taajuutta mitataan usein seuraavilla laitteilla ja menetelmillä:
- Taajuuslaskuri (frequency counter) – mittaa sähköisten signaalien taajuutta suoraan.
- Osiloskooppi – näyttää signaalin aikadomainissa, josta taajuus voidaan laskea.
- Spektrianalysaattori tai akustinen analyysiohjelma – näyttää signaalin taajuussisällön ja amplitudit.
Yksikön nimi ja historia
Perusyksikkö on 1/sekunti. Yksikkö on nimetty saksalaisen fyysikon Heinrich Rudolf Hertzin mukaan. Yksikön symboli on Hz (iso H ja pieni z) ja yksikön nimi kirjoitetaan suomeksi pienellä kirjaimella: hertsi. SI-järjestelmässä hertsi hyväksyttiin käytettäväksi taajuuden perusyksikkönä.
Etuliitteet ja käyttö käytännössä
Koska taajuudet voivat vaihdella hyvin laajalla alueella, käytetään SI-etuliitteitä:
- kHz (kilohertsi) = 10³ Hz
- MHz (megahertsi) = 10⁶ Hz
- GHz (gigahertsi) = 10⁹ Hz
- THz (terahertsi) = 10¹² Hz
Esimerkiksi radioasemat toimivat tyypillisesti MHz- tai kHz-alueilla, langattomat verkkoyhteydet ja satelliittiviestintä usein GHz-alueella.
Lyhyt yhteenveto
Hertsi (Hz) on SI-järjestelmän taajuuden yksikkö, joka ilmaisee tapahtumien määrää sekunnissa (1 Hz = 1 s⁻¹). Se on yleisesti käytetty akustiikassa, elektroniikassa, radiotekniikassa ja monissa muissa tieteen ja tekniikan sovelluksissa. Ihmisen kuulo kattaa noin 20–20 000 Hz, mutta laitteet ja luonnonilmiöt kattavat tästä pitkästi sekä matalammat (infrataajuudet) että korkeammat (ultraääni) taajuudet.
Siniaalto, jonka taajuus vaihtelee
Useita yksiköitä
1000 hertsiä on 1 kilohertsi. 1000 kilohertsiä on 1 megahertsi, 1000 megahertsiä on 1 gigahertsi: (katso taulukko).
| Yksikkö | Yhtä suuri kuin: |
| Kilohertz (KHz) | 1000 Hz |
| Megahertsi (MHz) | 1000 kHz |
| Gigahertsiä (GHz) | 1000 MHz |
| Terahertsi (THz) | 1000 GHz |
| Petahertsiä (PHz) | 1000 THz |
| Exahertz (EHz) | 1000 Hz |
| Zettahertz (ZHz) | 1000 EHz |
| Yottahertz (YHz) | 1000 ZHz |
Esimerkkejä
- Maan pyörimisnopeus (kerran ~24 tunnissa) on noin 12 mikrohertsiä (paljon pienempi kuin 1 Hz).
- Hertziä käytetään joskus prosessorin tehon mittaamiseen tietojenkäsittelyssä ja elektroniikassa.
- Radioamatöörit toimivat Yhdysvalloissa eri taajuuksilla 1,8 ja 1300 MHz:n välillä.
- Lennonjohto käyttää taajuuksia 3-25 MHz sekä 108-136 MHz.
- Keskimmäisen G-sävelen (G4) taajuus on 392 Hz.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on hertsi?
A: Hertz on taajuuden yksikkö, joka on johdettu ajasta kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI).
K: Miten taajuus mitataan hertsillä?
V: Taajuus mitataan sen mukaan, kuinka usein jokin asia tapahtuu aikayksikön aikana. 1 hertsin taajuus tarkoittaa, että jokin asia tapahtuu kerran sekunnissa.
K: Onko muita tapoja ilmaista taajuuden yksikkö kuin hertsi?
V: Kyllä, taajuuden ilmaisemiseen voidaan käyttää muitakin ilmaisuja kuin hertsiä, kuten taulukossa on esitetty.
K: Mikä on pianon keski-C:n taajuus?
V: Keski-C:n taajuus pianossa on 261,65 (262) Hz, mikä tarkoittaa, että joka sekunti tapahtuu 262 värähtelyä.
K: Minkä äänitaajuusalueen ihminen voi kuulla?
V: Ihminen voi kuulla ääniä taajuusalueella 20-20 000 Hz.
K: Millä äänitaajuusalueella pöllöt voivat kuulla?
V: Pöllöt kuulevat ääniä 200-12 000 Hz:n taajuusalueella.
K: Kenen mukaan taajuuden yksikkö hertsi on nimetty?
V: Taajuuden yksikkö hertsi on nimetty saksalaisen fyysikon Heinrich Rudolf Hertzin mukaan.
Etsiä