علم الفلك هو دراسة كل شيء في الكون خارج الغلاف الجوي للأرض. يتضمن ذلك الأشياء التي يمكننا رؤيتها بأعيننا المجردة ، مثل الشمس والقمر والكواكب والنجوم. ويشمل أيضًا الأشياء التي لا يمكننا رؤيتها إلا بالتلسكوبات أو الأدوات الأخرى ، مثل المجرات البعيدة والجسيمات الدقيقة. وهي تتضمن أيضًا أسئلة حول أشياء لا يمكننا رؤيتها على الإطلاق ، مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة.
ما هي الأفكار الكبيرة حول علم الفلك؟
1. عندما ننظر إلى السماء ليلاً ، نرى أنماطًا ونريد شرحها
لاحظ المراقبون الأوائل الذين نظروا إلى سماء الليل أنماطًا في النجوم. قد يبدو أن هذه الأنماط ، التي نسميها الأبراج ، تغير مكانها ، لكنها لا تغير شكلها. حيث أعطاهم الناس في جميع أنحاء العالم أسماء (مثل Orion the hunter أو Leo the lion) وأخبروا قصصًا عنهم. قد تعرف بعض هذه القصص على أنها أساطير أو تنجيم. يمكن أن يكون التفكير في علم التنجيم ممتعًا ، ولكنه يختلف عن علم الفلك. لكن في حقيقة الأمر علم التنجيم ليس علما!
لاحظ المراقبون الأوائل أيضًا بعض الأجسام الساطعة في السماء والتي يبدو أنها تتجول بين النجوم. أطلق الفلاسفة اليونانيون القدماء على هذه الأشياء "كواكب" ، وهي كلمة يونانية تعني "المتجولون". الكواكب هي جيراننا القريبون ، وهم يتحركون بالفعل. إنهم يدورون حول الشمس ، تمامًا كما تفعل الأرض.
2. السماء شاسعة والمسافات بين الأشياء يمكن أن تكون كبيرة جدًا
بالعين المجردة ، تبدو النجوم كنقاط صغيرة من الضوء. لكن النجوم ليست صغيرة - إنها ضخمة ، تحرق كرات من الغاز ، مثل شمسنا. تبدو صغيرة فقط لأنها بعيدة جدًا. أقرب نجم إلى نظامنا الشمسي يبعد 4 سنوات ضوئية ، أي 20 تريليون ميل.
قد تبدو جميع النجوم على مسافة واحدة ، كما لو تم لصقها على جدار قبة عملاقة. لكن هذا وهم أيضًا. تبعد بعض النجوم عن الأرض بعشرات الآلاف من السنين الضوئية أكثر من غيرها. يمكنك أن ترى هذا الوهم بنفسك من خلال بناء Big Dipper الخاص بك.
كيف يمكننا معرفة مدى بعد النجم؟ دليل واحد هو سطوعها. تبدو النجوم البعيدة أكثر قتامة مما لو كنا قريبين منها. لكن هذا الدليل ليس موثوقًا به للغاية ، لأن النجوم تختلف كثيرًا في سطوعها. بعض النجوم التي تبرز في السماء ليست في الواقع بعيدة جدًا مقارنة بالنجوم الأخرى - فهي كبيرة ومشرقة بشكل لا يصدق. وبعض النجوم القريبة قاتمة. في الواقع ، أقرب نجم لشمسنا هو Proximus Centuri ، ضعيف جدًا وصغير لدرجة أننا نحتاج إلى تلسكوب لرؤيته!
لذا يعتمد علماء الفلك على قياسات شيء يسمى اختلاف المنظر لمعرفة مسافات النجوم. إنهم ينظرون إلى نجم قريب من مكانين مختلفين ويقارنون موقعه بالنسبة إلى النجوم الأخرى البعيدة.
يمكنك أن جرب ذلك!
من السهل أن ترى بنفسك كيف يعمل ذلك لأن عينيك في مكانين مختلفين لتجربتها ، واجه خلفية بها الكثير من العناصر ، مثل خزانة الكتب أو منظر طبيعي به أشجار.
أولاً ، ارفع إبهامك لأعلى بطول ذراعك وانظر إليه من خلال عينك اليمنى ، مع إبقاء يسارك مغلقًا. ثم انظر من خلال عينك اليسرى ، مع إبقاء عينك اليمنى مغلقة. هل ترى كيف يبدو أن إبهامك يقفز ويحجب الكتب أو الأشجار المختلفة؟ بعد ذلك ، حرك إبهامك أمام أنفك وحاول مرة أخرى ، بالنظر في كل عين على حدة. هل ترى إلى أي مدى يبدو أن إبهامك يقفز عندما يكون أقرب إلى عينيك؟
يمكن لعلماء الفلك استخدام الأقمار الصناعية في موضعين مختلفين (بدلاً من عينين) لحساب المسافة إلى النجم (بدلاً من الإبهام).
3. كل شيء في الفضاء يتحرك طوال الوقت
قد تشعر وكأنك لا تزال جالسًا ، لكنك تطير عبر الفضاء بسرعة مذهلة! هذا لأن الأرض تحملك مثل سفينة الفضاء.
الأرض تدور. إذا كنت تقف على خط الاستواء ، فستدور أنت والمكان الموجود أسفل قدميك بسرعة حوالي ألف ميل في الساعة. لكن الأرض تدور أيضًا حول الشمس ، وتتحرك بشكل أسرع: 67000 ميل في الساعة. والشمس نفسها تتحرك حول مركز مجرتنا ، تحمل معها كل شيء في النظام الشمسي ، بمعدل 490 ألف ميل في الساعة. وهذا ليس كل شيء. تتحرك مجرتنا درب التبانة أيضًا بمعدل 872405 ميلًا في الساعة. كما تتحرك مجموعة مجراتنا أيضًا. وكذلك كل شيء آخر في الكون.
4. الجاذبية تمسك كل شيء معا
إذا كانت الأرض تتحرك بسرعة كبيرة ، فلماذا لا نطير؟ شكرا للجاذبية على ذلك. الجاذبية هي قوة التجاذب بين جميع الأشياء في الكون. تعتمد جاذبية الجسم على كتلته - إجمالي كمية المادة ، أو "الأشياء". كلما زاد حجم الجسم ، زادت قوة الجاذبية. وكلما اقترب الجسمان ، زادت قوة الجاذبية بينهما. الجاذبية هي ما يبقي قدميك على الأرض - وما يبقي الأرض والكواكب تدور حول الشمس بدلاً من أن تطفو بعيدًا.
عندما تقفز ، تعود دائمًا إلى الأرض. ما طار للأعلى يجب أن ينزل ، أليس كذلك؟ ليس تماما! يمكن لشيء ما أن يرتفع ولا ينزل إذا وصل إلى سرعة الهروب ، وهي السرعة التي يتحرر بها من قوة الجاذبية للكوكب. هكذا تعمل الصواريخ. تم تصميم محركاتهم لدفع الصاروخ إلى أعلى بقوة بحيث يتحرك بسرعة كافية للابتعاد عن الأرض. الكون مليء بالنجوم والكواكب "الجامحة" التي نجت من جاذبية جيرانها.
5. هناك الكثير للضوء مما يمكن أن تراه أعيننا
الضوء هو شكل من أشكال الطاقة يسمى الإشعاع الكهرومغناطيسي. نرى الأشياء لأنها تعكس الضوء أو ترتد في أعيننا. لكن هناك طيفًا كاملاً من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، ولا تستطيع أعيننا اكتشاف سوى جزء صغير جدًا منه. هذا الجزء - الضوء المرئي - يتكون من أطوال موجية مختلفة من الضوء نعتبرها ألوانًا مختلفة. إذا كنت تفكر في الطيف الكهرومغناطيسي كلوحة مفاتيح بيانو ، فإن الضوء المرئي يعادل أوكتاف واحد. تنبعث الأجسام في الفضاء أو تعكس الإشعاع من جميع أنحاء الطيف ، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية (UV) والأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة والموجات اللاسلكية. لرؤية هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المرئي ، نحتاج إلى استخدام أدوات خاصة مثل تلسكوبات الميكروويف وتلسكوبات أشعة جاما.
6. يحتوي الكون على أشياء غامضة وغير مرئية
لقد تحدثنا حتى الآن عن أشياء يمكننا اكتشافها بأعيننا وأدواتنا ، مثل المجرات والنجوم والكواكب. تسمى هذه الأشياء (وحتى الأشجار والجراء وأنفسنا) مادة. لكن هل تعلم أن هناك أشياء في الكون لا يمكننا اكتشافها ، بغض النظر عن الأدوات التي نستخدمها؟ يطلق عليهم اسم المادة المظلمة والطاقة المظلمة.
المادة المظلمة لا تصدر ضوءًا مثل المجرة أو تمتص الضوء مثل الثقب الأسود. يعرف العلماء أنه موجود لأنه يمتلك قوة جاذبية ، تمامًا مثل المادة العادية.
الطاقة المظلمة هي ضغط غامض يعمل في معارضة الجاذبية ، ويدفع المادة بعيدًا.
لا يزال العلماء لا يعرفون الكثير عن المادة المظلمة والطاقة المظلمة ، لكنهم يعملون بجد في محاولة لاكتشاف المزيد. ربما يكون أحد هؤلاء العلماء في المستقبل هو أنت!
هذا عرض حاسوبي للمادة المظلمة. تمثل المناطق المضيئة المادة المظلمة.
7. يتطلب الأمر فريقًا من الأشخاص يعملون معًا لدراسة الكون
عندما تفكر في عالم فلك ، ربما تتخيل شخصًا يستخدم تلسكوبًا لجمع البيانات حول الأجسام الموجودة في السماء. يقوم بعض علماء الفلك بذلك - ويطلق عليهم علماء الفلك الرصد. ولكن هناك أنواع أخرى كثيرة من علماء الفلك أيضًا! هل تحب بناء الأشياء؟ أو جعل الأشياء تعمل؟ اكتب برامج الكمبيوتر؟ حل المعادلات؟ هناك علماء فلك يقومون بكل الأشياء المختلفة مثل هذه.
الكون شاسع ، مع وجود الكثير لاكتشافه! أين تريد أن تبحث بعد ذلك؟
الترجمة والتدقيق: بوقرة عبد الوهاب