دراسة علم الفلك
علم الفلك هو فرع من العلوم الطبيعية الذي يدرس كافة عناصر الكون بما في ذلك:
- المجرات
- الكواكب
- الأجرام السماوية
- النظام الشمسي
- ظواهر الفضاء الخارجي
- المذنبات
- النجوم
وتتضمن التخصصات الفرعية الرئيسية وهي الفيزياء الفلكية وعلم الكون الفيزيائي وعلم الفلك الشمسي وعلوم الكواكب وعلم الفلك النجمي [1] .
علم الفلك
علم الفلك هو أحد أقدم العلوم الإنسانية وهدفها الأساسي هو دراسة السماء واستكشاف ما نراه في الكون ، كما علم الفلك الرصدي هو علوم يستمتع به المراقبون الهواة وكان أول نوع من علم الفلك الذي تعرف علية البشر ، هناك الملايين من الناس في العالم الذين ينظرون باستمرار من حدائقهم الخلفية أو الميكروسكوبات الشخصية ، معظمهم ليسوا مدربين بالضرورة في العلوم لكنهم يستمتعون بالنظر إلى النجوم ، ولكن هناك من يتم تدريبهم لكسبون رزقهم في القيام بعلم علم الفلك [2] .
نطاق علم الفلك
منذ أواخر القرن التاسع عشر توسع علم الفلك ليشمل الفيزياء الفلكية ، وتطبيق المعرفة الفيزيائية والكيميائية لفهم طبيعة الأجرام السماوية والعمليات الفيزيائية التي تتحكم في تكوينها وتطورها وانبعاثها للإشعاع بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت الغازات وجزيئات الغبار حول النجوم وبينها موضوعا لكثير من الأبحاث .
أظهرت دراسة التفاعلات النووية التي توفر الطاقة التي تشعها النجوم كيف يمكن اشتقاق تنوع الذرات الموجودة في الطبيعة من كون يتكون بعد الدقائق القليلة الأولى من وجوده فقط من الهيدروجين والهيليوم وتتبع الليثيوم ، علم الكون يهتم بالظواهر على نطاق واسع ، وهو دراسة لتطور الكون حولت الفيزياء الفلكية علم الكونيات من نشاط مضاربي بحت إلى علم حديث قادر على التنبؤات التي يمكن اختبارها .
على الرغم من أوجه تقدمه العظيمة لا يزال علم الفلك يخضع لقيود رئيسية فهو بطبيعته علم ملاحظات وليس علم تجريبي ، يجب إجراء جميع القياسات تقريبا على مسافات بعيدة عن الأشياء محل الاهتمام ، مع عدم التحكم في كميات مثل درجة الحرارة أو الضغط أو التركيب الكيميائي هناك بعض الاستثناءات لهذا التحديد ، وهي النيازك (معظمها من حزام الكويكبات ، على الرغم من أن بعضها من القمر أو المريخ) ، وعينات الصخور والتربة التي أعيدت من القمر ، وعينات من مذنب وغبار الكويكبات التي اعادتها المركبات الفضائية الروبوتية وجزيئات الغبار بين الكواكب التي تم جمعها في الستراتوسفير أو فوقها .
يمكن فحصها باستخدام تقنيات مخبرية لتوفير معلومات لا يمكن الحصول عليها بأي طريقة أخرى. في المستقبل ، قد تقوم البعثات الفضائية بإعادة المواد السطحية من المريخ أو أجسام أخرى ، ولكن يبدو أن الكثير من علم الفلك يقتصر على عمليات المراقبة الأرضية المدعومة بملاحظات من الأقمار الصناعية المدارية ومسبارات الفضاء بعيدة المدى وتكملها النظرية .
فروع علم الفلك
الفيزياء الفلكية
فرع علم الفلك الذي يتعامل مع فيزياء الكون ، بما في ذلك السمات الفيزيائية للأجرام السماوية ، وكذلك تفاعلاتهم وسلوكهم ، والتخصصات الفرعية للفيزياء الفلكية النظرية هي [3] :
-
كائنات مدمجة :
يدرس مادة كثيفة للغاية في الأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية وتأثيراتها على البيئات بما في ذلك التراكم . -
علم الكونيات الفيزيائي :
أصل وتطور الكون ككل ودراسة علم الكونيات هي الفيزياء الفلكية النظرية على أوسع نطاق . -
علم الفلك المجري :
يتعامل مع هيكل ومكونات مجرتنا والمجرات الأخرى . -
الفيزياء الفلكية عالية الطاقة :
يدرس الظواهر التي تحدث في طاقات عالية بما في ذلك نوى المجرة النشطة ، والمستعرات الأعظمية ، انفجارات أشعة غاما ، و الكوازارات ، والصدمات . -
الفيزياء الفلكية بين النجوم :
دراسة الوسط بين النجمي والوسط بين المجرات والغبار . -
علم الفلك خارج المجرة :
دراسة الأجسام (المجرات بشكل رئيسي) خارج مجرتنا ، بما في ذلك تكوين المجرة وتطورها . -
علم الفلك النجمي :
معنية بتشكيل النجوم ، الخواص الفيزيائية ، عمر التسلسل الرئيسي ، التباين ، التطور النجمي والانقراض . -
الفيزياء الفلكية في البلازما :
يدرس خصائص البلازما في الفضاء الخارجي . -
الفيزياء الفلكية النسبية:
يدرس آثار النسبية الخاصة والنسبية العامة في السياقات الفيزيائية الفلكية بما في ذلك موجات الجاذبية ، والعدسات الثقالية والثقوب السوداء . -
الفيزياء الشمسية:
الشمس وتفاعلها مع باقي النظام الشمسي والفضاء النجمي .
علوم الكواكب
وهو فرع يهتم بدراسة كواكب النظام الشمسي ، والتخصصات الفرعية لعلوم الكواكب هي:
-
علوم الغلاف الجوي
: دراسة الأجواء والطقس. -
الكواكب الخارجية:
دراسة الكواكب المختلفة خارج النظام الشمسي . -
تشكيل الكواكب:
دراسة تكوين الكواكب والأقمار في سياق تكوين وتطور النظام الشمسي . -
حلقات الكواكب:
دراسة ديناميات واستقرار وتكوين الحلقات الكوكبية . -
الغلاف المغناطيسي:
دراسة المجالات المغناطيسية للكواكب والأقمار . -
أسطح الكواكب:
دراسة الجيولوجيا السطحية للكواكب والأقمار . -
الداخلية الكواكب:
دراسة التركيب الداخلي للكواكب والأقمار . -
أجسام النظام الشمسي الصغيرة:
دراسة أصغر الأجسام المرتبطة بالجاذبية ، بما في ذلك الكويكبات والمذنبات وأشياء حزام كويبر .
علم الفلك الرصدي
إنها ممارسة مراقبة الأجرام السماوية باستخدام التلسكوبات وغيرها من الأجهزة الفلكية ، والتخصصات الفرعية لعلم الفلك الرصدي يتم إجراؤها بشكل عام من خلال مواصفات أجهزة الكشف:
علم الفلك الراديوي
(يدرس الأجسام السماوية عند الترددات الراديوية) فوق 300 ميكرومتر تم اكتشاف إشعاع الخلفية الكونية الميكرويفي ، الذي يعتبر دليلا على نظرية الانفجار الكبير ، من خلال علم الفلك الراديوي .
علم الفلك ما دون المليمتري
هو العلم الذي يتم إجراؤه عند أطوال موجية ما دون المليمتر أي إشعاع تيراهيرتز من الطيف الكهرومغناطيسي – 200 ميكرومتر إلى 1 مم وتستخدم ملاحظات ما دون المليمتر لتحديد آليات تكوين وتطور المجرات وكذلك عملية تكوين النجوم من الانهيار المبكر إلى الولادة النجمية .
علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء
دراسة الأشعة تحت الحمراء والطاقة الحرارية المنبعثة من الأجسام في الكون ما بين 0.7-350 ميكرومتر ، يمكن الكشف عن العديد من الأشياء في الكون التي تكون باردة وخافتة بحيث لا يمكن اكتشافها في الضوء المرئي في الأشعة تحت الحمراء .
يساعد على دراسة التطور المبكر للمجرات نتيجة للانفجار الكبير (الانفجار الهائل الذي ميز بداية كوننا) ، يتوسع الكون وتتحرك معظم المجرات الموجودة فيه بعيدًا عن بعضها البعض .
علم الفلك البصري
يشمل مجموعة واسعة من الملاحظات عبر التلسكوبات الحساسة في نطاق المرئي (التلسكوبات البصرية).
علم الفلك بالأشعة السينية
يتناول دراسة رصد الأشعة السينية والكشف عنها من الأجسام الفلكية ما بين 0.01-10 نانومتر حيث يقوم الغلاف الجوي بامتصاص الأشعة السينية ، لذلك يجب أن ترتفع أجهزة الكشف عن الأشعة السينية إلى ارتفاعات عالية عن طريق البالونات والصواريخ الصوتية والأقمار الصناعية .
علم الفلك بأشعة جاما
الملاحظة الفلكية لأشعة جاما أقل من 0.01 نانومتر حيث تجمع مقاريب أشعة جاما وتقيس أشعة جاما الفردية عالية الطاقة من مصادر الفيزياء الفلكية ، يمتصها الغلاف الجوي مما يتطلب إجراء عمليات المراقبة بواسطة بعثات فضائية ، يمكن توليد أشعة جاما عن طريق المستعرات الأعظمية والنجوم النيوترونية والنجوم النابضة والثقوب السوداء .
كما تم الكشف عن انفجارات أشعة جاما ، ذات طاقات عالية للغاية ، ولكن لم يتم تحديدها بعد .
يتم إنشاء أشعة غاما في نطاق MeV في التوهجات الشمسية ، لكن أشعة غاما في نطاق GeV لا تنشأ في نظامنا الشمسي وهي مهمة في دراسة خارج المجموعة الشمسية ، وخاصة علم الفلك خارج المجرة.
علم الفلك الإشعاعي الكوني الأشعة الكونية بما في ذلك البلازما . الأشعة الكونية هي إشعاعات عالية الطاقة للغاية ، تنشأ بشكل رئيسي خارج النظام الشمسي.
علم الفلك الشعاعي الكوني
يهتم بدراسة الأشعة الكونية بما في ذلك البلازما والأشعة الكونية هي إشعاعات عالية الطاقة للغاية ، تنشأ بشكل رئيسي خارج النظام الشمسي. قد ينتجوا زخات من الجسيمات الثانوية التي تخترق وتؤثر على الغلاف الجوي للأرض وحتى تصل في بعض الأحيان إلى السطح ، وتتكون بشكل أساسي من بروتونات عالية الطاقة ونواة ذرية وهي ذات أصل غامض .
تجذب الأشعة الكونية اهتماما كبيرا عمليا ، نظرا للضرر الذي تلحقه بالإلكترونيات الدقيقة والحياة خارج حماية الغلاف الجوي والمجال المغناطيسي ، وبشكل علمي نظرا لأن طاقات أشعة الأشعة الكونية ذات الطاقة الفائقة (UHECRs) قد لوحظت للاقتراب من 3 × 1020 eV ، حوالي 40 مليون مرة طاقة الجسيمات المعجلة بواسطة مصادم هادرون الكبير .
علم الفلك النيوتريني
يلاحظ الأشياء الفلكية مع أجهزة كشف النيوترينو في مراصد خاصة – النيوترينو ، يتم إنشاء النيوترينوات نتيجة لأنواع معينة من الاضمحلال الإشعاعي ، أو التفاعلات النووية مثل تلك التي تحدث في الشمس ، في المفاعلات النووية ، أو عندما تضرب الأشعة الكونية الذرات .
يهدف إلى استخدام موجات الجاذبية لجمع بيانات الرصد حول الأشياء مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء ، والأحداث مثل المستعرات الأعظمية ، والعمليات بما في ذلك تلك التي في الكون المبكر بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم .