علم الفلك

Astronomy

منذ أن وجد الإنسان على هذه الأرض وهو يتساءل عن أصل الأشياء وأسباب تكونها وكيفية تكونها، ومن التساؤلات المهمة والقديمة والتي شغلت الأذهان هو السؤال المتعلق بأصل الكون.

 ظهرت العديد من الأفكار والآراء بعضها يعد أساطير وبعضها الآخر أصبح أفكار غير واقعية وبعضها نظريات عفا عليها الزمن. والنظرية الحديثة التي تفسر اصل الكون والتي لاقت رواجاً بين العلماء هي (نظرية الانفجار العظيم). أما النظرية التي تفسر أصل المجموعة الشمسية فهي (النظرية السديمية).

علم الفلك

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.

نظرية الانفجار العظيم
 (Big Bang Theory)

الانفجار العظيم حادث كوني وقع قبل (15 بليون) سنة عندما كان الكون كله مضغوطاً في جزيء ذري واحد بشكل نقطة واحدة أطلق عليها العلماء اسم (الذرة البدائية) أو (الحساء الكوني). وأن حجم هذه النقطة كان يساوي الصفر وكتلتها لا نهائية. أي أن الكون كان عبارة عن طاقة خالصة.

وأن الصيغة النهائية التي يمكن اختصار النظرية بها هي: أنه قبل (15) بليون سنة وقع انفجاراً هائلاً في ذرة بدائية كانت تحتوي على مجموع المادة والطاقة. وفي اللحظات الأولى من الانفجار الهائل ارتفعت درجة الحرارة إلى عدة تريليونات، حيث خلقت فيها أجزاء الذرات، ومن هذه الأجزاء خلقت الذرات، وهي ذرات الهيدروجين والهليوم، ومن هذه الذرات تألف الغبار الكوني (السديم) الذي نشأت منه المجرات فيما بعد، ثم تكونت النجوم والكواكب ـ وما زالت تتكون ـ وفي غضون ذلك كان الكون وما زال في حالة تمدد وتوسع، وبذلك فان الانفجار العظيم أدى ليس فقط إلى ظهور جزيئات ذرية جديدة بل إلى وجود مفهومي الزمان والمكان اللذين كان يستحيل الحديث عنهما قبل المادة.

هناك عدد من الظواهر التي تشير إلى حدوث الانفجار العظيم منها ظاهره  الاتساع المستمر للكون

 (Continuously Expanding of Universe)

لاحظ العلماء بأنه في كل مكان من الكون هناك مجرات (Galaxies) تتباعد إحداها عن الأخرى بسرعات هائلة جداً. فمنذ بداية القرن التاسع عشر لاحظ علماء الفضاء وجود خطوط داكنة بين ألوان الطيف الشمسي لدى تحليلهم لضوء الشمس. ومع تطور معدات رصد الفضاء والنجوم ظلت هذه الخطوط ماثلة، وتبين فيما بعد أن هذه الخطوط تشير إلى انبعاث الهيدروجين من النجوم، وأثبت الفيزيائي الفرنسي (أرمان فيزو) أن الأجسام السماوية تترك عند تحليل طيفها لوناً أكثر احمراراً في حال كانت تقترب من مركز المراقبة، ولكنه يميل إلى الأزرق عندما تبتعد.

وعمل أدوين هابل (Edwin Hubble) في النصف الأول من القرن العشرين على تطوير هذه الاكتشافات. وقد توصل هابل باستخدام تلسكوبه الشهير (تلسكوب هابل) من التوصل إلى فكرة توسع الكون إذ أكد أن النجوم والمجرات تبتعد عن مركز الرصد والذي هو الأرض، وكذلك تبتعد عن بعضها البعض. وبعد مجموعة من المقارنات وصل إلى وضع قانون عرف باسمه مفاده

 (إن سرعة النجم تتناسب تناسباً طردياً مع مربع المسافة التي تفصلنا عنه، أي أن النجم كلما كان بعيداً كلما ازدادت سرعة ابتعاده عنا).

كما أن المجرات تبتعد عن بعضها البعض أيضاً. وقد حاول العلماء تشبيه هذه الظاهرة بانفجار قنبلة، فشظاياها تبدأ بطيئة ثم تتسارع ومن ثم تتباطأ، وكل شظية سوف تبتعد عن البقية بنفس الطريقة.

مجرة درب التبانه  
(Milky Way)

تقع مجموعتنا الشمسية في مجرة تدعى درب التبانة، وهي عبارة عن قرص مفلطح من النجوم والغاز والغبار الكوني ولها ذراعين حلزونيين، للمجرة قطر مستعرض يتراوح طوله بين (١٠٠ – ٢٠٠) ألف سنة ضوئية وقطر قطبي يبلغ طوله حوالي (١٠٠) ألف سنة ضوئية، وتدور حول محورها مكملة دورة واحدة بفترة تقارب (٢٠٠) مليون سنة. تحتوي مجرة درب التبانة على (١٠٠٠٠٠) مليون نجمة مختلفة الحجم والبريق، واحدة من هذه النجوم هي الشمس التي هي عبارة عن نجم متوسط الحجم ومعتدلة البريق، وتقع في حافة مجرة درب التبانة، والشمس تقع في مركز المجموعة الشمسية التي تتكون من الشمس و(١٠) كواكب (Planets) و(٦١) قمر (Moons) وأكثر من (١٥٠٠) كويكب (Planetoid) وعدد لا يحصى من المذنبات (Comets) والنيازك (Meteorites).

نشوء المجموعة الشمسية

الفكرة العامة لنشوء المجموعة الشمسية تتمثل في أن نظامنا الشمسي كان يتكون من غيمة من الغاز والغبار يطلق عليها اسم السديم (Nebula)، تقع في أعماق الذراع الحلزوني لمجرة درب اللبانة التي هي واحدة من المجرات العديدة التي تكونت بسبب الانفجار العظيم. الغيمة الضخمة هذه كانت تتكون من عنصرين خفيفين هما الهيدروجين والهليوم مع قليل من الأوكسجين وحتى كميات صغيرة من العناصر النادرة (Heavy Elements) مثل السليكون والحديد. السديم يدور ببطيء حول مركزه الذي يتكون من كتلة تحتوي على دوامات معقدة (Complicated Eddies) نشأت بسبب ما يعرف بالسقوط أو الانقلاب الجذبي . وتحت تأثير قوة الجاذبية اخذ السديم شكل القرص الدوار (Rotating Disk) مع زيادة في حرارة وكثافة الكتلة عند المركز والتي أدت بالنهاية إلى تكون الشمس.

الجزء الخارجي من الغيمة (السديم) كان بالطبع هو الأكبر والأكثر برودة، لذلك فأن مواده ـ مثل الماء والامونيا والميثان ـ تصلبت كالثلج منخفض الكثافة.

المواد القريبة من الشمس بقيت على هيئة بخار ولكن السليكون والحديد والألمنيوم والمواد المشابهة استطاعت الاتحاد مع الأوكسجين وتبلورت عند درجات حرارة عالية إلى مواد صلبة مما أدى  إلى تكوين مواد صخرية كثيفة.
على أية حال، هذه المواد لم تكن تتكاثف  كالمواد الجليدية ، لذلك فان التاريخ المبكر من النظام الشمسي شهد انتشاراً وتفاضلاً في المواد. المواد التي تحتوي على السليكون والتي  تكون مستقرة في درجات حرارة عالية تمركزت في المناطق الوسطية من الغيمة السديمية، بينما المواد الجليدية الصلبة تكون شائعة بالقرب من حافة الغيمة السديمية.

إن حجم ومكونات الكواكب يعتمد في  الأساس على بعدها عن الشمس. ففي المناطق القريبة من الشمس، ذات الحرارة العالية، فأن الفلزات النادرة والسيليكات يمكن أن تتبلور إلى مواد صلبة تتجمع لتكون الكواكب. أما في المناطق البعيدة عن الشمس، ذات الحرارة المنخفضه أو الباردة حتى، فأن المواد التي لها القدرة على التبلور في درجات الحرارة المنخفضه مثل الماء والميثان والنيتروجين يمكنها أن تصبح صلبة بشكل جليد وتتجمع لتكون الكواكب. ولأن هذه العناصر سريعة التبخر تكون أكثر غزارة من السيليكات فان أجسام جليدية اكبر تتكون في المناطق الخارجية البعيدة من النظام الشمسي، لذلك ففي المناطق الباردة بصورة كافية في النظام الشمسي تتكون أجسام جليدية كبيرة من تجمع غازي الهيدروجين والهليوم مكونة الكواكب العملاقة (Giant Planets).

……

 الأرض مركزاً للكون !

ما مدي صحة هذا الاعتقاد؟
للإجابة على هذا السؤال علينا العوده بالزمن لنسرد بعض التفسيرات التي توصل إليها بعض العلماء في فترات زمنيه مختلفه .

في أيام أريستارخوس (٣١٠-٢٣٠ ق.م ) كان يُعتبر أن كامل الكون المعروف لنا هو نظامنا الشمسي فقط , وبقية الكواكب والنجوم الثابتة تدور حول الأرض يومياً , ولكن وفقاً لنظرية أريستارخوس الثورية الجديدة وقتها  , كانت الشمس ، وليس الأرض هي مركز الكون , بينما كانت الأرض وبقية الكواكب تدور حول الشمس في حركة دائرية .

تحديدا عام ٣٤٠ قبل الميلاد  قال أرسطو في كتابه

(On the heaven)

أن الأرض دائرية وليست مسطحة كما كانت النظرية السائدة حينها. وقد جاء إلى هذا الاستنتاج عن طريق النظر إلى الظل الذي ترسمه الأرض على القمر في خسوف القمر (وهو حين تكون الأرض بين الشمس والقمر فتحجب جزءاً من ضوء الشمس على القمر). ولاحظ أرسطو أن الظل يمثل نصف دائرة، وليس خط مستقيم كما كان ليكون إذا كانت الأرض مسطحة.

وقال أرسطو أن الأرض هي مركز الكون وجميع الأجسام الأخرى تدور حولها.
ومن المثير للجدل انه لم يفكر أي شخص في أن هذا الكلام غير صحيح. حيث انه في هذه الفترة كان السائد هو أنك تستطيع أن تفهم كل شيء في الكون بمجرد التفكير به.وبالتالي لم يدر في بال أي شخص أن يتحرى الصدق في مثل هذه الأقاويل.

نتيجة لرفض نظرية أريستارخوس بشأن مركزية الشمس أصبح نموذج مركزية الأرض للنظام الشمسي الذي اقترحه فلاسفة يونان مثل أفلاطون وأرسطو هو الصيغة المقبولة لنظامنا الشمسي .
وفي عام ١٤٠ بعد الميلاد , صاغ   بطليموس  , نموذجه لمركزية الأرض والذي ظل راسخاً في العالم الغربي خلال القرون الأربعة التالية .
حاول عالم الرياضيات وعالم الفلك في عصر النهضة نيكولاس كوبرنيكوس إحياء نظرية أريستراخوس عن ( مركزية الشمس).
وبحلول عام ١٥٣٠ أكمل مخطوطته بعنوان
( الكتاب في دورات الكواكب السماوية )
حيث صاغ كوبرنيكوس نموذجاً تنبئياً يوضح أن الأرض مجرد كوكب آخر يدور حول الشمس ويُنظر الآن إلى نظرية كوبرنيكوس على أنها الثورة التي انطلقت منها بدايات علم الفلك الحديث , على الرغم من أن الكنيسة الكاثوليكية في ذلك الوقت هاجمت كتاب كوبرنيكوس وحاولت بشدة قمع كل الحجج المتعلقة بصحة النظرية .

في القرن  التالي , استخدم جاليليو غاليلي (١٥٦٤-١٦٤٣) تلسكوب الانكسار الذي تم اختراعه حديثاً للتوسع في نظرية كوبرنيكوس ، وبعد اكتشاف أقمار المشتري الأربعة الرئيسية في عام ١٦١٠  وهي الأقمار الأولى التي عُثر عليها في مدار كوكب آخر في ذلك الوقت.

صورة توضح تصميم ( تلسكوب الانكسار )

ساهم ذلك في وجود حجة قوية لصحة نظرية مركزية الشمس ودوران الكواكب حولها كالأقمار التي تدور حول الكواكب .
بعد أن اخترع السير إسحاق نيوتن التلسكوب العاكس في عام ١٦٨٨ .

صورة توضح تصميم ( تلسكوب الانعكاس )

صورة توضح تصميم ( التلسكوب العاكس)

سرعان ما أصبح واضحا بشكل قاطع أن الأرض لم تكن مركزاً لنظامنا الشمسي. ثم جاء المسمار الأخير في نعش مركزية الأرض بعد أن نشر نيوتن كتاب

Principia Mathematica

الذي يثبت بشكل قاطع نموذج مركزية الشمس الذي اقترح من قبل .

ثم استخدم إدموند هالي  (١٦٥٦-١٧٤٢ ) لاحقاً معادلات نيوتن للتنبؤ بعودة مذنب في ١٧٥٨ لإعطاء برهان نهائي على نظرية مركزية الشمس.

…

سنتابع في هذه السلسله من المقالات المتعلقة بمجال الفلك والفيزياء الفلكية بعض الحقائق  و  سنتعرف اكثر على هذا المجال  وفي نهايه كل مقال سنذكر إحدى الأساطير أو النظريات القديمه وبعدها سنتعرف على التفسير العلمي الذي توصل اليه العلم الحديث .

يتبع…

Copyright secured by Digiprove © 2021 Ashraf Eltom