من طرف raouf الأحد ديسمبر 21, 2008 4:09 amالفَلَك، علم. علم الفلك يعنى بدراسة النجوم والكواكب والأجسام الأخرى التي يتكون منها الكون. ويرصد الفلكيون مواقع وحركات الأجرام السماوية. ولا ينحصر اهتمام الفلكيين في رصد هذه الأجسام فحسب، بل يتلمس أغلبهم الإجابة عن أسئلة مثل: مم تتكون النجوم؟ وكيف تنتج ضوءها؟. ولهذا السبب عدّ معظمهم فيزيائيين فلكيين؛ أي يدرسون العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في الكون.
ويتخصص بعض الفلكيين، الذين يسمون الراصدين الفلكيين، في مراقبة الأجرام السماوية بوساطة التلسكوبات. والبعض الآخر فلكيون نظريون، يستخدمون مبادئ الفيزياء والرياضيات لاستنباط طبيعة الكون. ففلكيو النجوم مثلاً يدرسون النجوم، وفلكيو الشمس يدرسون الشمس ـ أقرب نجم إلى الأرض ـ وفلكيو الكواكب يدرسون الظروف السائدة على الكواكب، وعلماء الكون يدرسون تركيب الكون وتاريخه إجمالاً.
وعلم الفلك ـ خلاف معظم العلوم الأخرى ـ مجال يستطيع فيه الهواة أن يضيفوا إضافات مهمة. فهواة الفلك يؤدون دورًا مهمًا في دراسة النجوم المتغيرة؛ أي النجوم التي يتغير لمعانها مع الزمن. وتمدنا دراسة هذه النجوم بمعلومات عن المسافات في الكون. ولكن أعداد النجوم المتغيرة تفوق ما يستطيع الفلكيون مراقبته باستمرار. ويقوم أعضاء جماعات الهواة برصد هذه النجوم، بينما يقوم أعضاء جماعات أخرى بالعمل معًا لاكتشاف نجوم تلمع فجأة. ويدعى مثل هذا النجم المستعر أو المستعر فائق التوهج. كما يقوم الفلكيون الهواة برصد القمر والكواكب والمجرات وتصويرها، وكذلك الكسوف والخسوف وظواهر فلكية أخرى.
وعلم الفلك أحد أقدم العلوم. فقد بدأ في الأزمنة القديمة بملاحظات حول حركة الأجرام السماوية في دورات منتظمة. وخلال التاريخ أفادت دراسة هذه الدورات في أغراض تطبيقية مثل ضبط الزمن، وتحديد بدايات الفصول، ودقة الملاحة في البحار .
وفي حوالي عام 200ق.م رسم البابليون خرائط لمواقع الأجرام السماوية وذلك بغرض التنبؤ بالأحداث على الأرض. ويسمى استنباط مثل هذه التنبوءات بالتنجيم، ويرتكز على الاعتقاد بأن مواقع النجوم والكواكب تؤثر في مجريات الأحداث على الأرض. وقد مارس قدماء المصريين والإغريق والرومان والعرب التنجيم واعتقد فيه أيضًا بعض الفلكيين، ورفضه الفلكيون المسلمون منذ القرن الثامن الميلادي. وفي القرن الثامن عشر الميلادي أصبح معظم العلماء الآخرين على قناعة برفض التنجيم. ويعتبره العلماء حاليًا علمًا زائفًا. فهم يفسرون الأحداث على الأرض أو في الفضاء بقوانين الفيزياء والكيمياء التي لا تسمح بأي اعتقادات في التنجيم. وأكثر من ذلك لا يكتفي الكثير من العلماء برفض التنجيم فقط، بل يقاومونه باعتباره خرافة تعمل على إبطاء تقدم العلم.
كسوف كلي للشمس مُذَنَّب هالي في عام 1985م
تصف هذه المقالة ما يمكن رؤيته في السماء وتناقش أنواع الأجسام التي يشتمل عليها الكون، كما تعطي معلومات عن الوسائل والتقنيات التي يستخدمها الفلكيون، وعن تاريخ علم الفلك ومجالات عمل الفلكيين.
نظرة فلكية إلى الكون
ظن الفلكيون القدماء أن الأرض هي مركز الكون وأن كل شيء يدور حولها. لكن الأرض واحدة من تسعة كواكب تدور حول الشمس. والشمس نفسها نجم متوسط الحجم من بين بلايين النجوم في المجرة المسماة درب اللبانة. كما أن درب اللبانة بدوره واحد من عدد لا يحصى من المجرات في الكون.
المجموعة الشمسية. تتكون من نجم واحد هو شمسنا، وكل الأجسام التي تدور حوله. وتشمل هذه الأجسام 1ـ الكواكب التسعة وأقمارها، 2ـ آلافًا من الأجسام الصغيرة تسمى الكويكبات، 3ـ النيازك، 4ـ آلاف المذنبات وقطعًا من الصخور والثلج يمكن أن تصبح مذنبات، 5ـ جسيمات من الغبار والغاز. ويعتقد الفلكيون أن كثيرًا من النجوم الأخرى ربما كانت لها أجسام مشابهة تدور حولها. والكواكب الأربعة القريبة إلى الشمس ـ عطارد والزهرة والأرض والمريخ ـ صخرية وصغيرة نسبيًّا.
والكواكب الأربعة التالية من حيث البعد عن الشمس ـ المشتري وزحل وأورانوس ونبتون ـ غازية وكبيرة نسبيًا. وكل من المشتري وزحل وأورانوس ونبتون محاط بحلقات. لكن حلقات زحل فقط هي التي يمكن رؤيتها من الأرض بتلسكوب صغير. وأبعد الكواكب ـ بلوتو ـ صغير نسبيًا وربما كان في الماضي أحد أقمار نبتون. ولكل الكواكب باستثناء عطارد والزهرة، تابع أو توابع. وبعض توابع المشتري وزحل وأورانوس ونبتون تضارع كوكب عطارد في الكبر. ولهذه التوابع جبال وحفر وبراكين وأخاديد وتضاريس أخرى مثيرة.
يقيس الفلكيون المسافات داخل المجموعة الشمسية بالوحدة الفلكية (و. ف). والوحدة الفلكية هي المسافة بين الشمس والأرض، وتبلغ حوالي 150 مليون كم. والمسافة بين المشتري والشمس 5 و.ف، أما المسافة المتوسطة لبلوتو عن الشمس فتبلغ 39 و.ف.
النجوم. كرات متوهجة من الغاز في الفضاء. وباستثناء الشمس فإن النجوم بعيدة جدًّا عن الأرض بدرجة لا تسمح بقياس مسافاتها بالأميال أو الكيلومترات. ولهذا السبب يقيس الفلكيون المسافات بين النجوم بالسنة الضوئية. والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في مدة عام، أي حوالي 9,46 تريليون كم. وأقرب نجم إلى الشمس هو قنطورس القريب على مسافة 4,3 سنة ضوئية من الشمس.
وتتباين النجوم في درجات حرارتها، وألوانها، وأحجامها، وكتلها. والكتلة هي كمية المادة في النجم. وتعتمد درجة حرارة نجم متوسط ولونه على كتلته. وأكثر النجوم سخونة لها أكبر كتلة ويبدو أكثرها زرقة. أما أقل النجوم كتلة فهو أحمر وأقل حرارة من النجوم الأخرى. وفي معظم الأحيان يزداد توهج النجم بزيادة كتلته.
ويطلق على شمسنا والنجوم المتوسطة الأخرى نجوم التتابع الأساسي أو النجوم الأقزام. وبعض النجوم أكثر توهجًا من نجوم التتابع الرئيسي ذات الكتلة نفسها. وهذه النجوم أكبر بكثير، ولذلك يطلق عليها اسم العملاقة أو فوق العملاقة. أما النجوم الأصغر والأخفت عن نجوم التتابع الرئيسي ذوات الكتلة نفسها فتسمى الأقزام البيضاء. وتمثل نجوم التتابع الرئيسي والعملاقة وفوق العملاقة والأقزام البيضاء مراحل مختلفة في حياة النجوم.
وتنشأ نجوم جديدة في الفضاء باستمرار. ويبدأ نجم جديد في التكون عندما تنكمش سحابة من الغبار والغاز فتصبح على شكل كرة. ومعظم الغاز هيدروجين. ويأخذ غاز لب النجم في السخونة، وأخيرًا وعند درجة حرارة كافية ترتطم ذرات الهيدروجين بقوة تكفي لاندماجها مكونة الهيليوم. وتنتج عن تلك العملية التي تسمى الاندماج النووي طاقة هائلة، ويولد بذلك نجم تتابع رئيسي. ويبقى النجم بعد ذلك مستقرًّا وتستمر الاندماجـات النـووية بعد ذلك في قلبه إلى ملايـين أو بلايين السنين.
وبعد أن يستهلك النجم الهيدروجين الموجود في قلبه تنتفخ طبقاته الخارجية، ويلمع النجم حينئذ ويصبح عملاقًا. وتحدد كتلة العملاق الكيفية التي يحتمل أن يموت عليها النجم. فعملاق في كتلة الشمس يتخلص من طبقاته الخارجية بينما يبرد القلب ويصير النجم قزمًا أبيض. وبعض الأقزام البيضاء تدور حول نجوم أكبر. وبسقوط كمية كبيرة من مادة النجم الأكبر على القزم الأبيض يمكن أن تحدث اندماجات نووية، وحينئذ يلمع القزم الأبيض بصورة مؤقتة ويصبح نجمًا مستعرًا. وبتراكم مادة كثيرة على القزم الأبيض ينهار النجم ويحترق وينتج عنه مستعر فائق التوهج.
وينتفخ النجم العملاق الذي تساوي كتلته ثلاثة أضعاف كتلة الشمس أكثر من ذلك ويصبح فوق عملاق. وينتهي فوق العملاق كنجم منفجر يمثل نوعًا آخر من المستعرات فائقة التوهج. فإذا تبقت بعد الانفجار كتلة تقل عن ثلاثة أمثال كتلة الشمس يصبح الباقي نجمًا نيوترونيًّا. والنجم النيوتروني نجم صغير وكثيف مكون من نيوترونات متجاورة. وبعض النجوم النيوترونية المسماة المنبضات تنطلق منها إشعاعات في الفضاء. ويكتشف الفلكيون هذه الومضات المنتظمة من الموجات الراديوية عندما تمر بالأرض. أما إذا كانت الكتلة الباقية بعد انفجار المستعر فائق التوهج، أكبر من ثلاثة أمثال كتلة الشمس فإن الباقي ينهار على نفسه ويكون جسمًا غير مرئي يسمى ثقبًا أسود. وللثقب الأسود قوة جذب هائلة بدرجة لا تسمح حتى بهروب الضوء منه.
المجرات وأشباه النجوم (الكوازارات). المجموعة الشمسية ليست إلا عضوًا صغيرًا فقط من التجمع الكبير من النجوم والغبار والغاز الذي يكون مجرتنا، مجرة درب اللبانة. ودرب اللبانة مجرة مسطحة مثل أسطوانة الفونوغراف لكنها منتفخة عند المركز. وتلتف من عند المركز أذرع في شكل حلزوني. والشمس واقعة في إحدى هذه الأذرع، على بعد 25,000 سنة ضوئية من مركز المجرة.
ويوجد عدد لا يحصى من المجرات الأخرى في الكون. وكثير منها حلزوني مثل درب اللبانة. وأكثر من هذا عددًا مجرات ذات شكل إهليلجي ليست لها أذرع. وباقي المجرات ذات شكل غير منتظم. ودرب اللبانة جزء من مجموعة مجرات تعرف باسم المجموعة المحلية. وتشمل المجموعة المحلية حوالي 25 مجرة إهليلجية وثلاث حلزونية وأربع غير منتظمة الشكل. والمجموعة المحلية بدورها جزء من تجمع أكبر يسمى عنقود العذراء ومعظم المجرات ـ إن لم تكن كلها ـ توجد في مثل هذه العناقيد.
وأبعد ما يمكن رصده من أجسام عن الأرض هي أشباه النجوم (الكوازارات). وتنطلق من الكوازارات كميات هائلة من الإشعاع. وقد يصل بُعد بعض الكوازارات عنا إلى عشرة بلايين سنة ضوئية. والفلكيون غير واثقين من كيفية إنتاج الكوازارات لتلك الكميات الهائلة من الإشعاع، بدرجة تسمح باكتشافها على تلك المسافات الهائلة. وتدل الأبحاث مع ذلك على احتمال وجود ثقب أسود تبلغ ضخامة كتلته آلاف المرات مثل كتلة الشمس في كل كوازار. وتبعًا لتلك النظرية، فإن الإشعاع الذي يكتشفه الفلكيون من الكوازار هو الطاقة المتحررة عند سقوط المادة على الثقب الأسود.
ويتخصص بعض الفلكيين، الذين يسمون الراصدين الفلكيين، في مراقبة الأجرام السماوية بوساطة التلسكوبات. والبعض الآخر فلكيون نظريون، يستخدمون مبادئ الفيزياء والرياضيات لاستنباط طبيعة الكون. ففلكيو النجوم مثلاً يدرسون النجوم، وفلكيو الشمس يدرسون الشمس ـ أقرب نجم إلى الأرض ـ وفلكيو الكواكب يدرسون الظروف السائدة على الكواكب، وعلماء الكون يدرسون تركيب الكون وتاريخه إجمالاً.
وعلم الفلك ـ خلاف معظم العلوم الأخرى ـ مجال يستطيع فيه الهواة أن يضيفوا إضافات مهمة. فهواة الفلك يؤدون دورًا مهمًا في دراسة النجوم المتغيرة؛ أي النجوم التي يتغير لمعانها مع الزمن. وتمدنا دراسة هذه النجوم بمعلومات عن المسافات في الكون. ولكن أعداد النجوم المتغيرة تفوق ما يستطيع الفلكيون مراقبته باستمرار. ويقوم أعضاء جماعات الهواة برصد هذه النجوم، بينما يقوم أعضاء جماعات أخرى بالعمل معًا لاكتشاف نجوم تلمع فجأة. ويدعى مثل هذا النجم المستعر أو المستعر فائق التوهج. كما يقوم الفلكيون الهواة برصد القمر والكواكب والمجرات وتصويرها، وكذلك الكسوف والخسوف وظواهر فلكية أخرى.
وعلم الفلك أحد أقدم العلوم. فقد بدأ في الأزمنة القديمة بملاحظات حول حركة الأجرام السماوية في دورات منتظمة. وخلال التاريخ أفادت دراسة هذه الدورات في أغراض تطبيقية مثل ضبط الزمن، وتحديد بدايات الفصول، ودقة الملاحة في البحار .
وفي حوالي عام 200ق.م رسم البابليون خرائط لمواقع الأجرام السماوية وذلك بغرض التنبؤ بالأحداث على الأرض. ويسمى استنباط مثل هذه التنبوءات بالتنجيم، ويرتكز على الاعتقاد بأن مواقع النجوم والكواكب تؤثر في مجريات الأحداث على الأرض. وقد مارس قدماء المصريين والإغريق والرومان والعرب التنجيم واعتقد فيه أيضًا بعض الفلكيين، ورفضه الفلكيون المسلمون منذ القرن الثامن الميلادي. وفي القرن الثامن عشر الميلادي أصبح معظم العلماء الآخرين على قناعة برفض التنجيم. ويعتبره العلماء حاليًا علمًا زائفًا. فهم يفسرون الأحداث على الأرض أو في الفضاء بقوانين الفيزياء والكيمياء التي لا تسمح بأي اعتقادات في التنجيم. وأكثر من ذلك لا يكتفي الكثير من العلماء برفض التنجيم فقط، بل يقاومونه باعتباره خرافة تعمل على إبطاء تقدم العلم.
كسوف كلي للشمس مُذَنَّب هالي في عام 1985م
تصف هذه المقالة ما يمكن رؤيته في السماء وتناقش أنواع الأجسام التي يشتمل عليها الكون، كما تعطي معلومات عن الوسائل والتقنيات التي يستخدمها الفلكيون، وعن تاريخ علم الفلك ومجالات عمل الفلكيين.
نظرة فلكية إلى الكون
ظن الفلكيون القدماء أن الأرض هي مركز الكون وأن كل شيء يدور حولها. لكن الأرض واحدة من تسعة كواكب تدور حول الشمس. والشمس نفسها نجم متوسط الحجم من بين بلايين النجوم في المجرة المسماة درب اللبانة. كما أن درب اللبانة بدوره واحد من عدد لا يحصى من المجرات في الكون.
المجموعة الشمسية. تتكون من نجم واحد هو شمسنا، وكل الأجسام التي تدور حوله. وتشمل هذه الأجسام 1ـ الكواكب التسعة وأقمارها، 2ـ آلافًا من الأجسام الصغيرة تسمى الكويكبات، 3ـ النيازك، 4ـ آلاف المذنبات وقطعًا من الصخور والثلج يمكن أن تصبح مذنبات، 5ـ جسيمات من الغبار والغاز. ويعتقد الفلكيون أن كثيرًا من النجوم الأخرى ربما كانت لها أجسام مشابهة تدور حولها. والكواكب الأربعة القريبة إلى الشمس ـ عطارد والزهرة والأرض والمريخ ـ صخرية وصغيرة نسبيًّا.
والكواكب الأربعة التالية من حيث البعد عن الشمس ـ المشتري وزحل وأورانوس ونبتون ـ غازية وكبيرة نسبيًا. وكل من المشتري وزحل وأورانوس ونبتون محاط بحلقات. لكن حلقات زحل فقط هي التي يمكن رؤيتها من الأرض بتلسكوب صغير. وأبعد الكواكب ـ بلوتو ـ صغير نسبيًا وربما كان في الماضي أحد أقمار نبتون. ولكل الكواكب باستثناء عطارد والزهرة، تابع أو توابع. وبعض توابع المشتري وزحل وأورانوس ونبتون تضارع كوكب عطارد في الكبر. ولهذه التوابع جبال وحفر وبراكين وأخاديد وتضاريس أخرى مثيرة.
يقيس الفلكيون المسافات داخل المجموعة الشمسية بالوحدة الفلكية (و. ف). والوحدة الفلكية هي المسافة بين الشمس والأرض، وتبلغ حوالي 150 مليون كم. والمسافة بين المشتري والشمس 5 و.ف، أما المسافة المتوسطة لبلوتو عن الشمس فتبلغ 39 و.ف.
النجوم. كرات متوهجة من الغاز في الفضاء. وباستثناء الشمس فإن النجوم بعيدة جدًّا عن الأرض بدرجة لا تسمح بقياس مسافاتها بالأميال أو الكيلومترات. ولهذا السبب يقيس الفلكيون المسافات بين النجوم بالسنة الضوئية. والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في مدة عام، أي حوالي 9,46 تريليون كم. وأقرب نجم إلى الشمس هو قنطورس القريب على مسافة 4,3 سنة ضوئية من الشمس.
وتتباين النجوم في درجات حرارتها، وألوانها، وأحجامها، وكتلها. والكتلة هي كمية المادة في النجم. وتعتمد درجة حرارة نجم متوسط ولونه على كتلته. وأكثر النجوم سخونة لها أكبر كتلة ويبدو أكثرها زرقة. أما أقل النجوم كتلة فهو أحمر وأقل حرارة من النجوم الأخرى. وفي معظم الأحيان يزداد توهج النجم بزيادة كتلته.
ويطلق على شمسنا والنجوم المتوسطة الأخرى نجوم التتابع الأساسي أو النجوم الأقزام. وبعض النجوم أكثر توهجًا من نجوم التتابع الرئيسي ذات الكتلة نفسها. وهذه النجوم أكبر بكثير، ولذلك يطلق عليها اسم العملاقة أو فوق العملاقة. أما النجوم الأصغر والأخفت عن نجوم التتابع الرئيسي ذوات الكتلة نفسها فتسمى الأقزام البيضاء. وتمثل نجوم التتابع الرئيسي والعملاقة وفوق العملاقة والأقزام البيضاء مراحل مختلفة في حياة النجوم.
وتنشأ نجوم جديدة في الفضاء باستمرار. ويبدأ نجم جديد في التكون عندما تنكمش سحابة من الغبار والغاز فتصبح على شكل كرة. ومعظم الغاز هيدروجين. ويأخذ غاز لب النجم في السخونة، وأخيرًا وعند درجة حرارة كافية ترتطم ذرات الهيدروجين بقوة تكفي لاندماجها مكونة الهيليوم. وتنتج عن تلك العملية التي تسمى الاندماج النووي طاقة هائلة، ويولد بذلك نجم تتابع رئيسي. ويبقى النجم بعد ذلك مستقرًّا وتستمر الاندماجـات النـووية بعد ذلك في قلبه إلى ملايـين أو بلايين السنين.
وبعد أن يستهلك النجم الهيدروجين الموجود في قلبه تنتفخ طبقاته الخارجية، ويلمع النجم حينئذ ويصبح عملاقًا. وتحدد كتلة العملاق الكيفية التي يحتمل أن يموت عليها النجم. فعملاق في كتلة الشمس يتخلص من طبقاته الخارجية بينما يبرد القلب ويصير النجم قزمًا أبيض. وبعض الأقزام البيضاء تدور حول نجوم أكبر. وبسقوط كمية كبيرة من مادة النجم الأكبر على القزم الأبيض يمكن أن تحدث اندماجات نووية، وحينئذ يلمع القزم الأبيض بصورة مؤقتة ويصبح نجمًا مستعرًا. وبتراكم مادة كثيرة على القزم الأبيض ينهار النجم ويحترق وينتج عنه مستعر فائق التوهج.
وينتفخ النجم العملاق الذي تساوي كتلته ثلاثة أضعاف كتلة الشمس أكثر من ذلك ويصبح فوق عملاق. وينتهي فوق العملاق كنجم منفجر يمثل نوعًا آخر من المستعرات فائقة التوهج. فإذا تبقت بعد الانفجار كتلة تقل عن ثلاثة أمثال كتلة الشمس يصبح الباقي نجمًا نيوترونيًّا. والنجم النيوتروني نجم صغير وكثيف مكون من نيوترونات متجاورة. وبعض النجوم النيوترونية المسماة المنبضات تنطلق منها إشعاعات في الفضاء. ويكتشف الفلكيون هذه الومضات المنتظمة من الموجات الراديوية عندما تمر بالأرض. أما إذا كانت الكتلة الباقية بعد انفجار المستعر فائق التوهج، أكبر من ثلاثة أمثال كتلة الشمس فإن الباقي ينهار على نفسه ويكون جسمًا غير مرئي يسمى ثقبًا أسود. وللثقب الأسود قوة جذب هائلة بدرجة لا تسمح حتى بهروب الضوء منه.
المجرات وأشباه النجوم (الكوازارات). المجموعة الشمسية ليست إلا عضوًا صغيرًا فقط من التجمع الكبير من النجوم والغبار والغاز الذي يكون مجرتنا، مجرة درب اللبانة. ودرب اللبانة مجرة مسطحة مثل أسطوانة الفونوغراف لكنها منتفخة عند المركز. وتلتف من عند المركز أذرع في شكل حلزوني. والشمس واقعة في إحدى هذه الأذرع، على بعد 25,000 سنة ضوئية من مركز المجرة.
ويوجد عدد لا يحصى من المجرات الأخرى في الكون. وكثير منها حلزوني مثل درب اللبانة. وأكثر من هذا عددًا مجرات ذات شكل إهليلجي ليست لها أذرع. وباقي المجرات ذات شكل غير منتظم. ودرب اللبانة جزء من مجموعة مجرات تعرف باسم المجموعة المحلية. وتشمل المجموعة المحلية حوالي 25 مجرة إهليلجية وثلاث حلزونية وأربع غير منتظمة الشكل. والمجموعة المحلية بدورها جزء من تجمع أكبر يسمى عنقود العذراء ومعظم المجرات ـ إن لم تكن كلها ـ توجد في مثل هذه العناقيد.
وأبعد ما يمكن رصده من أجسام عن الأرض هي أشباه النجوم (الكوازارات). وتنطلق من الكوازارات كميات هائلة من الإشعاع. وقد يصل بُعد بعض الكوازارات عنا إلى عشرة بلايين سنة ضوئية. والفلكيون غير واثقين من كيفية إنتاج الكوازارات لتلك الكميات الهائلة من الإشعاع، بدرجة تسمح باكتشافها على تلك المسافات الهائلة. وتدل الأبحاث مع ذلك على احتمال وجود ثقب أسود تبلغ ضخامة كتلته آلاف المرات مثل كتلة الشمس في كل كوازار. وتبعًا لتلك النظرية، فإن الإشعاع الذي يكتشفه الفلكيون من الكوازار هو الطاقة المتحررة عند سقوط المادة على الثقب الأسود.
