علم الفلك

علم الفلك هو الدراسة العلمية للأجرام السماوية (مثل النجوم، والكواكب، والمذنبات، والمجرات) والظواهر التي تحدث خارج نطاق الغلاف الجوي (مثل إشعاع الخلفية الميكروني الكوني). وهو يدرس تطور الأجرام السماوية، الفيزياء، والكيمياء، والحركة، بالإضافة إلى تكون وتطور الكون. ويعد علم الفلك أحد العلوم القديمة.

أجرى علماء الفلك الأوائل ملاحظات منهجية للسماء في المساء، وأكتشفوا تحف فلكية خلال فترات مبكرة جداً. ومع ذلك، كان من الضروري اختراع التلسكوب قبل أن يتطور علم الفلك ليصبح من العلوم الحديثة. وشمل علم الفلك تخصصات متنوعة على مر التاريخ مثل القياسات الفلكية، والملاحة الفضائية، وعلم الفلك النسبي، ووضع التقاويم، وعلم التنجيم، ولكن علم الفلك الاحترافي يعتبر مرادفاً لعلم الفيزياء الفلكي.

ومنذ بداية القرن العشرين انقسم مجال علم الفلك إلى فرعي علم الفلك الرصدي وعلم الفلك النظري. ويركز علم الفلك الرصدي على استخدام المراصد الموجودة على الأرض والمراصد الفضائية لتجميع صور النجوم والكواكب وتحليل البيانات باستخدام أجهزة للرصد مثل التلسكوبات، كتلسكوب الأشعة تحت الحمراءوتلسكوبات الأشعة السينية وأشعة غاما. بينما يهتم علم الفلك النظري بصياغة نظريات وتطوير نماذج للعمليات الفيزيائية التي تجري في مختلف الأجرام السماوية من نجوم ومجرات وتجمعات المجرات وانفجارات أشعة غاما التي تحدث في بعض النجوم، وحسابها بالحاسب الآلي أو النماذج التحليلية في محاولات للتوفيق بين الحسابات مع ما تؤتي به القياسات لفهم وتفسير مختلف الظواهر الفلكية وتأثيرها على الأرض والإنسان. ويكمل الفرعيين بعضهما البعض، حيث يسعى علم الفلك النظري إلى تفسير النتائج الرصدية والظواهر الفلكية، وتكون المشاهدة العملية التي نحصل عليها من الرصد هي الحاكم على صحة النتائج النظرية.

إن ما يهم الإنسان أن يعرف كم هو عمر الكون، وكيف نشأ ؟ وكم بلغ عمر الشمس؟ وإلى متى سوف تمدنا الشمس بالحرارة والحياة؟ وكيف تكون نهايتها؟ ومتى؟ وهل سيبقى مدار كوكب الأرض حول الشمس كما هو أم سيتغير مداره في المستقبل؟

ويمدنا الرصد الفلكي لصور الآلاف المؤلفة من النجوم التي توجد في مختلف الأعمار، حيث أنها تنشأ ثم تموت، فما هي إلا شموس مثل شمسنا تمدنا صورها بمعلومات للتعرف عليها ودراستها.

وساهم الفلكيون الهواة في العديد من الاكتشافات المهمة، حيث يعتبر علم الفلك من العلوم القليلة التي يمكن للهواة أن يلعبوا فيها دوراً هاماً، وخاصة في اكتشاف ورصد الظواهر العابرة.

لا يجب أن يكون هناك خلط بين علم الفلك القديم وبين علم التنجيم، وهو نظام يعتقد أن هناك علاقة بين الشؤون الإنسانية ومواضع الأجسام السماوية. يختلف “علم التنجيم” و علم الفلك تماماً عن بعضهما البعض على الرغم من أنهما يتشاركون في الأصل ، وفي جزء من الوسائل وهو استخدام التقويم الفلكي.[1]

وأعلنت الأمم المتحدة عام 2009 ليصبح السنة الدولية لعلم الفلك (2009), وهي تهدف إلى التأكيد على الوعي الجماهيري والتعامل مع علم الفلك.

يساهم الفيزيائيون المختصون بدراسة الجسيمات الأولية ، ويساهمون في علم الفلك لأن خواص الجسيمات الأولية تتحكم في نشأة وتطور ومصير الكون. ولا تكفي معرفتنا عن البروتونات والنيوترونات والجسيمات التي نعرفها لتفسير تطور الكون، ولذلك يبحث الفيزيائيون في طرق التاثر بين الجسيمات، أي محاولة فهم القوى التي تتحكم في سلوكها مع بعضها البعض، كما يبحثون عن جسيمات ربما لا زلنا لا نعرفها مستخدمين لذلك معجلات للجسيمات عالية الطاقة مثل مكشاف مصادم فيرميلاب ومصادم الهادرونات الكبير. وتظهر في المعجلات جسيمات غريبة تظهر وتختفي في أجزاء قصيرة جدا من الثانية، ولكنها تنتمي بالطبع إلى “الموجودات ” في الكون، وربما لعبت في الماضي دورا مهما في نشأة الكون. وهنا يتعاون الفيزيائيون من علماء الجسيمات مع الفيزيائيين من علماء الفلك

وعادةً يمكن استخدام مصطلح “علم الفلك” أو “الفيزياء الفلكية” للإشارة لهذا العلم.ووفقاً لتعريفات القواميس الدقيقة، يشير “علم الفلك” إلى “دراسة الأجسام والمواد الموجودة خارج الغلاف الجوي ودراسة خصائصهم الفيزيائية والكيميائية”، بينما تشير “الفيزياء الفلكية” إلى فرع من فروع علم الفلك الذي يهتم بـ”الخصائص الفيزيائية والسلوكية والعمليات الديناميكية للأجسام والظواهر السماوية”. وفي بعض الحالات، يمكن استخدام “علم الفلك” لوصف الدراسة النوعية للموضوع، بينما يمكن أن تشير “الفيزياء الفلكية” إلى نسخة الموضوع الفيزيائية، كما هو الحال في مقدمة كتاب الكون الفيزيائي بقلم فرانك شو. وحيث أن معظم الأبحاث الفلكية الحديثة تتعامل مع مواضيع فيزيائية، يمكن أن يطلق على علم الفلك الحديث بالفيزياء الفلكية.. ويمكن أن تستخدم العديد من الأقسام الباحثة في هذا الموضوع مصطلحي “علم الفلك” و”الفيزياء الفلكية”، وذلك يعتمد جزئياً على ما إذا كان القسم مرتبط تاريخياً بقسم الفيزياء. ونجد أن هناك كثير من الفلكيين المحترفين قد حصلوا على درجات علمية في علم الفيزياء.وتعد مجلة الفلك والفيزياء الفلكية من المجلات العلمية الرائدة في هذا المجال.

وتكون علم الفلك في العصور المبكرة من الملاحظات والتنبؤات حول حركة الأجسام التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة.جمَّعت الثقافات القديمة قطع أثرية ضخمة ذات أغراض فلكية، وذلك في بعض الأماكن مثل ستونهينج.ويمكن توظيف تلك النقاط الرصدية لتحديد الفصول، بالإضافة إلى الاستخدامات الاحتفالية. وهو عامل مهم لمعرفة متى يمكن زراعة المحاصيل، وفهم طول العام.

وقبل اختراع التليسكوب، كانت الدراسات المبكرة للنجوم تجرى من خلال أماكن الرصد المتاحة في ذلك الوقت، مثل البنايات والأراضي المرتفعة باستخدام العين المجردة. ومع تطور الحضارات، تم تجميع نقاط الرصد الفلكية في كل من العراق القديمة، اليونان، ومصر، وبلاد فارس، ووحضارة المايا في أمريكا الجنوبية، والهند، والصين، والنوبة،علم الفلك في الإسلام خلال العصور الوسطى والعالم الإسلامي، بالإضافة إلى طرح أفكار حول طبيعة الكون.وشملت معظم علوم الفلك المبكرة رسم الخرائط لمواقع النجوم والكواكب، وهو علم يطلق عليه علم القياسات الفلكية.ومن خلال هذه الملاحظات، تم تكوين أفكار مبدئية حول تحركات الكواكب، بالإضافة إلى الأفكار الفلسفية لطبيعة الشمس، والقمر، وكوكب الأرض في الكون.وكان يعتقد بأن كوكب الأرض هو مركز الكون، وأن الشمس والقمر والنجوم تدور حوله.ويعرف ذلك الاعتقاد بالنموذج الهندسي لمركزية الأرض.

وخلال عصر النهضة، قدم نيكولاس كوبرنيكس نموذج مركزية الشمس للمجموعة الشمسية.ثم جاء غاليليو غاليلي ويوهانس كيبلر مدافعين عن عمل كوبرنيكوس، ثم قاموا بتوسيعه وتصحيحه. وواصل غاليليو ابتكاراته مستخدماً التلسكوب لتعزيز ملاحظاته.
ويعد كبلر أول من وضع نظام لوصف تفاصيل حركة الكواكب مع الشمس في المركز بشكل صحيح. ومع ذلك، لم ينجح كبلر في صياغة نظرية تدعم القوانين التي دونها، ذلك لأن النظام الذي وضعه كبلر لوصف تفاصيل حركة الكواكب مع الشمس كان ينطوي على جملة من المغالطات العلمية التي كشف عنها الباحث الأردني محمد تيسير التميمي عام 2010 م في بحث نشرته مجلة Natural Science الأمريكية، حيث أثبت التميمي في بحثه الموسوم بـ Great collapse Kepler’s first law أن مركز كتلة الشمس يقع على بعد 27534.18 كم عن إحدى البؤرتين وأن ميلان محور لف الكرة الأرضية على مستوى الدائرة الكسوفية يتغير على مدار السنة من حده الأدنى (66 درجة قوسية و 32 دقيقة قوسية و 21.4119 ثانية قوسية)إلى حده الأعلى (66 درجة قوسية و 34 دقيقة قوسية و 17.1761 ثانية قوسية).وجاء اختراع نيوتن للميكانيكا السماوية وابتكار قانون الجاذبية ليفسر حركة الكواكب. كما طور نيوتن التلسكوب العاكس.
وجاءت المزيد من الاكتشافات متزامنة مع تحسينات في حجم وجودة التليسكوب.كما أنتج لاكايل المزيد من القوائم النجمية.وقام عالم الفلك وليم هرشل بعمل قائمة مفصلة حول الضبابية والتكتلات، كما اكتشف كوكب أورانوس في عام 1781، وهو أول كوكب جديد يُكتشف. تم تحديد أول مسافة لنجم في عام 1838 عندما قام فريدريش بسل بقياس تزيح النجم الثنائي 61 Cygni.
وخلال القرن التاسع عشر، أدي اهتمام ويلر، وكليروت، ودالمبرت بمشكلة الجسم الثلاثي، إلى وجود تنبؤات أكثر دقة حول حركة القمر والكواكب. وقام لاغرانج وولابلاس بتلقيح هذا العمل، مما سمح بتقدير كتلة الأقمار والكواكب.