أنواع الفيزياء الفلكية وفوائدها
ما هي الفيزياء الفلكية
إن الفيزياء الفلكية تكون عبارة عن أحد فروع العلوم التي تتخصص في دراسة الفضاء والذي تطبق قوانين الفيزياء والكيمياء لكي تشرح ميلاد وحياة وموت النجوم والكواكب والمجرات والسدم وغيرها من الأشياء التي توجد في الكون، ومن الجدير بالذكر أن لها علمان شقيقان هما (علم الفلك وعلم الكونيات) والخطوط التي تتواجد بينهما غير واضحة.
و دراسة علم الفلك تقوم بقياس المواقف واللمعان والحركات والخصائص الأخرى، كما تخلق الفيزياء الفلكية نظريات فيزيائية خاصة بهياكل صغيرة إلى متوسطة الحجم في الكون، وكذلك يعمل علم الكونيات هذا لأكبر الهياكل والكون ككل.
أما عن تخصص الفيزياء الفلكية فهو يتمثل في العمليات الفيزيائية التي تحدث في الكون، كما أنه يقوم باستخدام البيانات التي قام علماء الفلك بجمعها من خلال استخدامهم للتلسكوبات على الأرض وفي الفضاء جنبًا إلى جنب مع القوانين والنظريات الفيزيائية من أجل تفسير وضع الكون من حولنا، وإذا كان علم الفلك يسأل ماذا وأين، فإن علم الفيزياء الفلكية يسأل كيف ولماذا، أما عن العلم الشقيق (علم الكواكب) فهو يدرس الكواكب التي توجد في النظام الشمسي والأنظمة الشمسية البعيدة في مجرة درب التبانة، أما عن العلم الشقيق الآخر (علم الكونيات) فهو الذي يقوم بدراسة المجرات والفراغات الخارجية، وبنية الكون وتاريخه على نطاق واسع.
فعلى سبيل المثال من الممكن أن يقضي عالم الفلك الليالي على التلسكوب وهو يجمع البيانات حول النجم، مرتديًا قبعة الفيزيائي الفلكي الخاصة به، واعتمادًا على الأدوات التي قام العالم باستخدامها مع التلسكوب (مقاييس الضوء أو مقياس الطيف) فإن ذلك العالم بعد هذا سوف يتحول إلى قوانين الفيزياء لفهم كيفية إنتاج هذا النجم لطاقته، سواء أكان ذلك له رفيق أو ربما كواكب، أو ربما قرص محيط، وكيف يتحرك النجم خلال الفضاء.
فروع الفيزياء الفلكية
إن علم الفيزياء الفلكية ينقسم إلى العديد من الفروع أو الأنواع، والتي لكل منها قسم خاص تقوم بدراسته والبحث فيه، ومن الجدير بالذكر أن لكل منها أهميته التي لا يمكن الاستغناء عنها، وفي التالي توضيح لأنواع علم الفيزياء الفلكية:
علم الكونيات الفيزيائية
علم الكونيات الفيزيائي وهو أحد أنواع الفيزياء الفلكية الذي يقوم بدراسة بناء الكون على نطاقات واسعة، وكذلك فإنه يهتم بالأسئلة الأساسية الخاصة بتكوينه وتطوره، ويشتمل علم الكونيات نفسه مع دراسة تحركات الأجرام السماوية والأسباب الأولى وراء ذلك.
وقد بدأ علم الكونيات الفيزيائية كما هو معروف في الوقت الحالي مع تطور القرن العشرين لنظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة والملاحظات الفلكية التفصيلية الخاصة بالأجسام البعيدة للغاية.
فيزياء الجاذبية
إن علماء فيزياء الجاذبية يقومون باستكشاف الآثار التي تترتب على النظرية العامة للنسبية، بحيث تكون الجاذبية نتيجة لانحناء الزمان والمكان، وعليه يتحكم ذلك الانحناء في حركات الأجسام التي تعاني من القصور الذاتي، وتتضمن الأبحاث الحديثة في فيزياء الجاذبية على دراسات (تطبيقات النسبية العددية، ديناميات الثقب الأسود، مصادر إشعاع الجاذبية، الظواهر الحرجة في انهيار الجاذبية، مشكلة القيمة الأولية للنسبية العامة، والفيزياء الفلكية النسبية)، كما يجرى (JILA) في الوقت الحالي البحث في فيزياء الجاذبية.
الفيزياء الفلكية عالية الطاقة
تقوم الفيزياء الفلكية عالية الطاقة بدراسة الكون في أقصى الحدود، وتتحدى الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والمستعرات الأعظمية المتفجرة والنفاثات المتحركة نسبيًا، كما تقوم بفهم سلوك المادة في كثافات ودرجات حرارة شديدة وسرعات عالية ومجالات مغناطيسية هائلة وجاذبية قوية، كما أن التعرف على تلك البيئات القاسية يكون المفتاح الخاص بتفسير الظواهر النشطة الغريبة التي تتم في (نوى المجرة النشطة، النجوم النابضة، المستعرات الأعظمية، انفجارات أشعة غاما)، كما أن مجال الفيزياء الفلكية عالية الطاقة في الوقت الحالي يشبه انفجارًا في جودة البيانات ومستوى تعقيد النمذجة.
الفيزياء الفلكية الكوكبية
وهو فيزياء أنظمة الكواكب الشمسية والغير شمسية، كما أنه يدرس (تكون النجوم والكواكب، التأريخ الإشعاعي، ديناميات الأجسام الصغيرة، تفاعل الإشعاع مع المادة والمد والجزر، الأجزاء الداخلية للكواكب والأغلفة الجوية والأغلفة المغناطيسية)، ومن الممكن أن يكون هناك احتياج لعروض تقديمية شفوية عالية الجودة، فضلًا عن مجموعات المشكلات والامتحان النهائي.
فيزياء البلازما
إن فيزياء البلازما تقوم بدراسة (الجسيمات المشحونة، السوائل التي تقوم بالتفاعل مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتوافقة مع ذاتها)، إذ أنه تخصص بحثي رئيسي يشتمل على الكثير من مجالات التطبيق المختلفة من (الفضاء والفيزياء الفلكية، الاندماج المتحكم فيه، وفيزياء المسرعات وتخزين الحزمة).
ومن الجدير بالذكر أن البلازما في الفيزياء تكون عبارة عن وسيط موصل كهربائيًا، والتي توجد فيه عدد متساوٍ تقريبًا من الأجسام المشحونة سالبًا وموجبًا، والتي تنتج حينما تتأين ذرات الغاز، وأحيانًا ما يشار إليها بالحالة الرابعة للمادة، وهي تتميز عن الحالات الصلبة والسائلة والغازية.
فيزياء الفضاء
إن فيزياء الفضاء هي التي تدرس كافة الأشياء التي توجد فوق الغلاف الجوي للأرض، بما فيها حافة النظام الشمسي، وهي تتضمن الأيونوسفير للأرض (الغاز المؤين فوق الغلاف الجوي مباشرة)، والغلاف المغناطيسي والذيل المغناطيسي (ما وراء الغلاف المتأين)، هالة الشمس والرياح الشمسية، الكواكب، الفضاء بين الكواكب، الأشعة الكونية، وبرنامج البحث فيها يشمل:
إن الفيزياء الفلكية النجمية هي التي تدرس النجوم من خلال الفيزياء النظرية وعلم الفلك الرصدي، وقد تم تحويل علم الفلك إلى مجال نشط في الفيزياء عن طريق شرح التركيبات النجمية والتطور بواسطة القوانين الطبيعية للفيزياء، ومن الأمثلة الجديدة على مثل تلك التفسيرات هو حد Chandrashekhar المعروف الذي قام باكتشافه (Subrahmanyan Chandrasekhar) أشهر علماء الفيزياء الفلكية في كل العصور.
فوائد الفيزياء الفلكية
إن الفيزياء الفلكية تحصل على العديد من الأشياء الرائعة للغاية، إذ أنها علمت الأشخاص وجعلتهم يتحققون من الكثير من خلاله مثل:
إن علماء الفيزياء الفلكية يسعون جاهدين حتى يفهموا الكون ومكاننا فيه، وتتمثل أهداف الفيزياء الفلكية وفقًا لموقع ناسا على الإنترنت في الأمور التالية:
ما هي الفيزياء الفلكية
إن الفيزياء الفلكية تكون عبارة عن أحد فروع العلوم التي تتخصص في دراسة الفضاء والذي تطبق قوانين الفيزياء والكيمياء لكي تشرح ميلاد وحياة وموت النجوم والكواكب والمجرات والسدم وغيرها من الأشياء التي توجد في الكون، ومن الجدير بالذكر أن لها علمان شقيقان هما (علم الفلك وعلم الكونيات) والخطوط التي تتواجد بينهما غير واضحة.
و دراسة علم الفلك تقوم بقياس المواقف واللمعان والحركات والخصائص الأخرى، كما تخلق الفيزياء الفلكية نظريات فيزيائية خاصة بهياكل صغيرة إلى متوسطة الحجم في الكون، وكذلك يعمل علم الكونيات هذا لأكبر الهياكل والكون ككل.
أما عن تخصص الفيزياء الفلكية فهو يتمثل في العمليات الفيزيائية التي تحدث في الكون، كما أنه يقوم باستخدام البيانات التي قام علماء الفلك بجمعها من خلال استخدامهم للتلسكوبات على الأرض وفي الفضاء جنبًا إلى جنب مع القوانين والنظريات الفيزيائية من أجل تفسير وضع الكون من حولنا، وإذا كان علم الفلك يسأل ماذا وأين، فإن علم الفيزياء الفلكية يسأل كيف ولماذا، أما عن العلم الشقيق (علم الكواكب) فهو يدرس الكواكب التي توجد في النظام الشمسي والأنظمة الشمسية البعيدة في مجرة درب التبانة، أما عن العلم الشقيق الآخر (علم الكونيات) فهو الذي يقوم بدراسة المجرات والفراغات الخارجية، وبنية الكون وتاريخه على نطاق واسع.
فعلى سبيل المثال من الممكن أن يقضي عالم الفلك الليالي على التلسكوب وهو يجمع البيانات حول النجم، مرتديًا قبعة الفيزيائي الفلكي الخاصة به، واعتمادًا على الأدوات التي قام العالم باستخدامها مع التلسكوب (مقاييس الضوء أو مقياس الطيف) فإن ذلك العالم بعد هذا سوف يتحول إلى قوانين الفيزياء لفهم كيفية إنتاج هذا النجم لطاقته، سواء أكان ذلك له رفيق أو ربما كواكب، أو ربما قرص محيط، وكيف يتحرك النجم خلال الفضاء.
فروع الفيزياء الفلكية
إن علم الفيزياء الفلكية ينقسم إلى العديد من الفروع أو الأنواع، والتي لكل منها قسم خاص تقوم بدراسته والبحث فيه، ومن الجدير بالذكر أن لكل منها أهميته التي لا يمكن الاستغناء عنها، وفي التالي توضيح لأنواع علم الفيزياء الفلكية:
علم الكونيات الفيزيائية
علم الكونيات الفيزيائي وهو أحد أنواع الفيزياء الفلكية الذي يقوم بدراسة بناء الكون على نطاقات واسعة، وكذلك فإنه يهتم بالأسئلة الأساسية الخاصة بتكوينه وتطوره، ويشتمل علم الكونيات نفسه مع دراسة تحركات الأجرام السماوية والأسباب الأولى وراء ذلك.
وقد بدأ علم الكونيات الفيزيائية كما هو معروف في الوقت الحالي مع تطور القرن العشرين لنظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة والملاحظات الفلكية التفصيلية الخاصة بالأجسام البعيدة للغاية.
فيزياء الجاذبية
إن علماء فيزياء الجاذبية يقومون باستكشاف الآثار التي تترتب على النظرية العامة للنسبية، بحيث تكون الجاذبية نتيجة لانحناء الزمان والمكان، وعليه يتحكم ذلك الانحناء في حركات الأجسام التي تعاني من القصور الذاتي، وتتضمن الأبحاث الحديثة في فيزياء الجاذبية على دراسات (تطبيقات النسبية العددية، ديناميات الثقب الأسود، مصادر إشعاع الجاذبية، الظواهر الحرجة في انهيار الجاذبية، مشكلة القيمة الأولية للنسبية العامة، والفيزياء الفلكية النسبية)، كما يجرى (JILA) في الوقت الحالي البحث في فيزياء الجاذبية.
الفيزياء الفلكية عالية الطاقة
تقوم الفيزياء الفلكية عالية الطاقة بدراسة الكون في أقصى الحدود، وتتحدى الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والمستعرات الأعظمية المتفجرة والنفاثات المتحركة نسبيًا، كما تقوم بفهم سلوك المادة في كثافات ودرجات حرارة شديدة وسرعات عالية ومجالات مغناطيسية هائلة وجاذبية قوية، كما أن التعرف على تلك البيئات القاسية يكون المفتاح الخاص بتفسير الظواهر النشطة الغريبة التي تتم في (نوى المجرة النشطة، النجوم النابضة، المستعرات الأعظمية، انفجارات أشعة غاما)، كما أن مجال الفيزياء الفلكية عالية الطاقة في الوقت الحالي يشبه انفجارًا في جودة البيانات ومستوى تعقيد النمذجة.
الفيزياء الفلكية الكوكبية
وهو فيزياء أنظمة الكواكب الشمسية والغير شمسية، كما أنه يدرس (تكون النجوم والكواكب، التأريخ الإشعاعي، ديناميات الأجسام الصغيرة، تفاعل الإشعاع مع المادة والمد والجزر، الأجزاء الداخلية للكواكب والأغلفة الجوية والأغلفة المغناطيسية)، ومن الممكن أن يكون هناك احتياج لعروض تقديمية شفوية عالية الجودة، فضلًا عن مجموعات المشكلات والامتحان النهائي.
فيزياء البلازما
إن فيزياء البلازما تقوم بدراسة (الجسيمات المشحونة، السوائل التي تقوم بالتفاعل مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتوافقة مع ذاتها)، إذ أنه تخصص بحثي رئيسي يشتمل على الكثير من مجالات التطبيق المختلفة من (الفضاء والفيزياء الفلكية، الاندماج المتحكم فيه، وفيزياء المسرعات وتخزين الحزمة).
ومن الجدير بالذكر أن البلازما في الفيزياء تكون عبارة عن وسيط موصل كهربائيًا، والتي توجد فيه عدد متساوٍ تقريبًا من الأجسام المشحونة سالبًا وموجبًا، والتي تنتج حينما تتأين ذرات الغاز، وأحيانًا ما يشار إليها بالحالة الرابعة للمادة، وهي تتميز عن الحالات الصلبة والسائلة والغازية.
فيزياء الفضاء
إن فيزياء الفضاء هي التي تدرس كافة الأشياء التي توجد فوق الغلاف الجوي للأرض، بما فيها حافة النظام الشمسي، وهي تتضمن الأيونوسفير للأرض (الغاز المؤين فوق الغلاف الجوي مباشرة)، والغلاف المغناطيسي والذيل المغناطيسي (ما وراء الغلاف المتأين)، هالة الشمس والرياح الشمسية، الكواكب، الفضاء بين الكواكب، الأشعة الكونية، وبرنامج البحث فيها يشمل:
- الجسيمات والتصوير.
- موجات الراديو والبلازما.
- الجسيمات والمجالات الكهربائية.
إن الفيزياء الفلكية النجمية هي التي تدرس النجوم من خلال الفيزياء النظرية وعلم الفلك الرصدي، وقد تم تحويل علم الفلك إلى مجال نشط في الفيزياء عن طريق شرح التركيبات النجمية والتطور بواسطة القوانين الطبيعية للفيزياء، ومن الأمثلة الجديدة على مثل تلك التفسيرات هو حد Chandrashekhar المعروف الذي قام باكتشافه (Subrahmanyan Chandrasekhar) أشهر علماء الفيزياء الفلكية في كل العصور.
فوائد الفيزياء الفلكية
إن الفيزياء الفلكية تحصل على العديد من الأشياء الرائعة للغاية، إذ أنها علمت الأشخاص وجعلتهم يتحققون من الكثير من خلاله مثل:
- الكيفية التي يعمل بها الكون.
- كيف تتكون النجوم والطريقة التي تعمل بها تعمل.
- ماذا يحدث حينما تنهار النجوم وتطلق المادة التي تجعلنا وكل شيء آخر تقريبًا.
- كما علمت الأفراد أن الهياكل الهيدروكربونية البسيطة والهامة للحياة تتكون في الفضاء بين النجوم (بكميات كبيرة إلى حد ما).
- لقد جعلت العلماء يبحثون في حدود ميكانيكا الكم والنسبية العامة عن طريق استخدام الأجسام والاصطدامات في الكون التي تمتلك طاقات أكبر بكثير مما نأمل في خلقه على كوكب الأرض الصغير أو في النظام الشمسي ذي الحجم المتواضع، بالقرب من نجمنا العادي.
- لقد علمت العلماء أن الكون يبدو وأنه يتسارع، وأنه قد أصبح شفافًا للضوء قبل 13.7 مليار سنة، وأن الجاذبية مما يمكننا رؤيته لا تتطابق مع ملامح سرعة النجوم داخل المجرات.
إن علماء الفيزياء الفلكية يسعون جاهدين حتى يفهموا الكون ومكاننا فيه، وتتمثل أهداف الفيزياء الفلكية وفقًا لموقع ناسا على الإنترنت في الأمور التالية:
- اكتشاف الكيفية التي بعمل بها الكون.
- استكشاف كيف بدأ وتطور الكون.
- البحث عن الحياة على الكواكب وكذلك حول النجوم الأخرى
