عِلْمُ الفَلَك هو علم طبيعي يدرس الظواهر الفلكية والأجرام السماوية. يستخدم علم الفلك الرياضيات والفيزياء والكيمياء لشرح أصل وتطور تلك الظواهر والأجرام. تشمل الأجرام المثيرة للاهتمام الكواكب والأقمار والنجوم والسدم والمجرات والمذنبات. وتشمل الظواهر ذات الصلة انفجارات المستعر الأعظم، انفجارات أشعة جاما، والنجوم الزائفة، والنجوم الزائفة المتوهجة، والنجوم النابضة، وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي. بشكل عام، يدرس علم الفلك كل ما ينشأ خارج الغلاف الجوي للأرض. علم الكون هو فرع من فروع علم الفلك. يدرس الفضاء الكوني ككل.^[3][4]

علم الفلك من أقدم العلوم الطبيعية، وقد قدمت الحضارات المبكرة في التاريخ المسجل ملاحظات منهجية لسماء الليل. ومن هؤلاء البابليون واليونانيون والهنود والمصريون والصينيون والمايا والعديد من الشعوب الأصلية في الأمريكتين. في الماضي، كان علم الفلك يتضمن تخصصات متنوعة مثل علم القياسات الفلكية، والملاحة الفلكية، وعلم الفلك الرصدي، وصنع التقويمات. في الوقت الحاضر، غالبًا ما يُعد علم الفلك الاحترافي مرادفًا لعلم الفيزياء الفلكية.

درب التبانة (أو «الطريق اللبني») هي مجرة حلزونية الشكل. وهي اسم المجرة التي تنتمي إليها الشمس، والأرض، وبقية المجموعة الشمسية. تشتمل مجرة درب التبانة على مئات البلايين من النجوم، وتنتشر سحابات هائلة من الذرات والغبار والغازات في شتى أطراف المجرة. تحوي ما بين 200 إلى 400 مليار نجم؛ ففي الليالي المظلمة الصافية، يظهر درب التبانة على شكل حزمة لبنية عريضة من ضوء النجوم تمتد عبر السماء ولذلك تسمى أيضا الطريق اللبني. وتنشأ فجوات مظلمة في الحزمة نتيجة لتكون سحب الغبار والغازات التي تحجب الضوء المنبعث من النجوم التي وراءها.^[13] ومن ضمنهم الشمس. شكلها قرصي ويبلغ قطرها حوالي 185.000 سنة ضوئية وسمكها حوالي 1000 سنة ضوئية، فهي قرص رقيق جدا. ونحن نعيش قريبا من حافة تلك المجرة حيث تدور مجموعتنا الشمسية حول مركز المجرة. تبعد المجموعة الشمسية عن مركز المجرة نحو 27 ألف سنة ضوئية. وإذا نظر الشخص إلى السماء في الليل فقد يرى جزءًا من مجرتنا كحزمة من النجوم، ويرى سكان نصف الكرة الأرضية الشمالي درب التبانة في الصيف والخريف والشتاء. والمنظر في أواخر الصيف أو في مطلع الخريف يأخذ المدى الألمع والأغنى لهذا النهر السماوي: ففي ذلك الوقت من السنة، يمتد درب التبانة من برجي ذات الكرسي (كوكبة) والملتهب (كوكبة) في الشمال، عبر النصف الشرقي للسماء وعبر مجموعة نجوم تعرف كمثلث الصيف، ثم يغطس نحو الأفق خلال برجي القوس والعقرب. وتحجب الغيوم الفضائية بين برجي مثلث الصيف والقوس، رقعة مركزية واسعة من درب التبانة، مما يجعله يبدو منقسما إلى جدولين. وقرب برجي القوس والعقرب، يكون درب التبانة كثيفا ولامعا جدا، لأن هذا الاتجاه يدل نحو مركز المجرة.

ودرب التبانة أكثر تألقا في بعض أقسامها مما هي عليه في أقسام أخرى. فالقسم الذي يحيط بكوكبة الدجاجة شديد اللمعان، ولكن القسم الأكثر اتساعا ولمعانا يقع أبعد إلى الجنوب في كوكبة رامي القوس، ورؤيتها ممكنة في الفضاء الشمالي على انخفاض كبير في الأمسيات الصيفية، لكن مشاهدتها أكثر سهولة في البلدان الواقعة جنوب خط الاستواء.

علم الفلك النجمي

تعتبر دراسة النجوم وتطور النجوم أمرًا أساسيًا لفهمنا للكون. ساهمت الفيزياء الفلكية بتحديد النجوم من خلال المراقبة والفهم النظري. ومن عمليات المحاكاة الحاسوبية للداخل.^[109] يحدث تكون النجوم في مناطق كثيفة من الغبار والغاز، والمعروفة باسم السحب الجزيئية العملاقة. عند زعزعة الاستقرار، يمكن أن تنهار شظايا السحب تحت تأثير الجاذبية لتشكل نجمًا أوليًا. ستؤدي المنطقة الأساسية شديدة الكثافة والساخنة إلى اندماج نووي، وبالتالي إنشاء نجم تسلسل أساسي.

علم الفلك الشمسي

وعلى مسافة تصل إلى نحو ثماني دقائق ضوئية، تعدّ الشمس أكثر النجوم دراسةً، وهي نجم قزمي نموذجي من المجموعة G2 V، ويبلغ عمرها حوالى 4.6 مليار عام. لا تعتبر الشمس نجمًا متغيرًا، ولكنها لا تخضع للتغييرات الدورية في نشاطها المعروف باسم الدورة الشمسية. وذلك يعد تقلباً في الأرقام الشمسية لمدة 11 عاماً. والبقع الشمسية هي مناطق ذات درجة حرارة أقل من المتوسط ترتبط بالنشاط المغناطيسي المكثف.^[116]

ازدادت الشمس إشراقًا عبر الزمن، وتبلغ الزيادة بنسبة 40% منذ أن أصبحت الشمس نجم تسلسل رئيسي. كما خضعت الشمس أيضا لتغيرات دورية من حيث الإشراق والذي يمكن أن يكون له تأثير ملموس على كوكب الأرض.^[117] وعلى سبيل المثال، يعتقد أن ظاهرة موندر قد سببت حدوث ظاهرة العصر الجليدي الصغير خلال القرون الوسطى.^[118]

يطلق على السطح الخارجي المرئي للشمس الفوتوسفير. ويوجد فوق هذه الطبقة، منطقة رقيقة تعرف باسم الكروموسفير. ويحيط بها منطقة انتقالية ذات درجات حرارة تتزايد بسرعة، ثم يأتي بعدها طبقة الهالة الساخنة.

ويقع في مركز الشمس المنطقة الرئيسية، وهي تحتوي على كمية من درجة الحرارة والضغط تكفي لحدوث اندماج نووي. بينما يوجد فوق المنطقة الرئيسية منطقة الإشعاع، حيث تنقل البلازما تدفق الطاقة عن طريق الإشعاعات. وتكون الطبقات الخارجية منطقة حرارية حيث تنقل المواد الغازية الطاقة عن طريق تغيير المكان الفيزيائي للغاز. ويعتقد بأن تلك المنطقة الحرارية تخلق نشاطًا مغناطيسيًا مما يولد بقع شمسية.^[116]

يخرج من الشمس رياح شمسية تتكون من جزيئات البلازما في شكل تيارات حتى تصل إلى منطقة أفول الشمس. وتتفاعل هذه الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي لكوكب الأرض لتكوين حزام فان آلن الإشعاعي، بالإضافة إلى الشفق القطبي، حيث تنحدر خطوط الحقل المغناطيسي لكوكب الأرض لتصل إلى الغلاف الجوي.

المجموعة الشمسية