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.