السماء

When seen from altitude, as here from an airplane, the sky's color varies from pale to dark at elevations approaching the zenith

سماء مضطربة

The sky's zenith appears centered in this daytime photograph taken looking up though trees

مشهد الغروب واللون البرتقالي في السماء

السماء هي جزء من الغلاف الجوي أو الفضاء الخارجي والذي يمكن رؤيته من على سطح كوكب الأرض أو أي جسم فضائي آخر. ويصعب تحديد السماء بدقة لأسباب عديدة. أثناء ضوء النهار فإن سماء كوكب الأرض تبدو زرقاء زاهية وذلك نتيجة لبعثرة الهواء لضوء الشمس. وتعرف السماء أحيانا بأنها المنطقة الغازية الأكثر كثافة للكوكب. تبدو السماء ليلا كسطح أسود تتلالأ فيه النجوم اللامعة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 المعنى اللغوي للسماء

يحدد علماء اللغة العربية لفظ السماء بأنه الدلالة على الفراغ اللا نهائى في الكون والذى لا يمكن أن يكون خلوا لا يشغله شيء بل يملاه وسط غير مادى اسمه الأثير وفي هذا الوسط غير المادى تنتقل الطاقات غير المادية مثل موجات اللاسلكى أو الراديو والرادار والضوء والحرارة ، ويطلق على هذه الطاقات اسم أمواج الأثير.

 في التاريخ

القرن الثاني قبل الميلاد، قسم الفلكي اليوناني هيبارخس Hipparchus النجوم ستة أقدار، وذلك تبعاً لسطوعها النسبي، وأعطى أشدها سطوعاً القدْر 1، وأخفضها سطوعاً الرقم 6. ويستعمل الفلكيون المعاصرون نظام تصنيف مشابهاً، لكنهم بدلاً من أن يحكموا على قدر السطوع بالعين المجردة، فإنهم يستعملون مقياس الشدة الضوئية photometer لهذا الغرض. هذا وإن أقدار النجوم الأكثر سطوعاً سالبة، فقدر أسطع نجم، وهو الشعرى اليمانية Sirius يساوي - 1.5، وقدر أخفت نجم (لا يرى إلا بالمقراب) هو + 24.

 أسطع عشرين نجما

يبين الجدول (1) بعض المعلومات الرئيسية عن أسطع عشرين نجماً. وقد رتبت وفق سطوعها المتناقص.

الجدول(1)

وبسبب الأبعاد الكبيرة التي تفصل الأرض عن النجوم، لا تستطيع العين المجردة رؤية حركاتها مع أنها تنتقل عدة أميال في الثانية باتجاهات مختلفة. أما الشمس والقمر والكواكب فهي أقرب إلى الأرض بكثير، لذا تُرى حركاتها بوضوح بالنسبة إلى النجوم البعيدة.

 الأفق السماوي celestial horizon

الأفق السماوي

هو الدائرة العظمى على الكرة السماوية التي تبعد 90 ْ عن سمت zenith الراصد. والسمت هو النقطة من القبة السماوية الواقعة فوق رأس الراصد مباشرة. ومع أن الكرة السماوية مملوءة بالنجوم، فإن أي راصد لا يرى إلا النجوم الواقعة فوق أفقه السماوي. ودائرة نصف النهار (الزوال) السماوية celestial meridian هي الدائرة العظمى المارة بالسمت وبالنقطتين الشمالية والجنوبية من أفق الراصد (ونصف هذه الدائرة فقط فوق الأفق).

النجوم التي تظهر فوق راصد، وأيضاً مساراتها عبر السماء، تتوقف على خط العرض الأرضي الذي يوجد فيه الراصد. فالسماء تبدو مختلفة من خطوط العرض المختلفة. وإذا نظر راصدان إلى السماء، أحدهما في القطب الشمالي، والآخر في القطب الجنوبي من الأرض، فإنهما يريان نجوماً مختلفة كلياً، فالأرض تقسم ما يمكن رؤيته على الكرة السماوية نصفين. تبدو النجوم جميعاً متحركة في دوائر يومية diurnal circles، وهي المسارات اليومية للنجوم حول القطبين السماويين حينما تُشاهد من الأرض التي تدور حول محورها. وذلك الجزء من الدائرة اليومية لنجم ما، الذي يرى فوق أفق مكان على الأرض، يختلف باختلاف عرض ذلك المكان.

ويوضح الشكل (1) الدوائر اليومية للنجوم في خط العرض 40 ْ شمالاً. فالقطب السماوي الشمالي يرتفع 40 ْ فوق الأفق الشمالي، وتدور الكرة السماوية حوله. وإنْ وجّه المرء نظره إلى خط العرض 40 ْ شمالاً فإنه سيرى:

1- أن النجوم الواقعة ضمن 40 ْ (خط عرض الراصد)، بدءاً من القطب السماوي الشمالي (التي ميولها تقع بين +50 ْ و+90 ْ)، موجودةٌ دوماً فوق أفقك. وهذه النجوم لا تغيب أبداً ـ مثل تلك الواقعة في كوكبة الدب الأكبر.

2- أن النجوم الواقعة ضمن 40 ْ (خط عرضك) بدءاً من القطب السماوي الجنوبي ـ مثل النجوم الواقعة في صليب الجنوب Southern Cross ـ لا تظهر البتة فوق أفق الراصد.

3- أن النجوم الأخرى الموجودة في شريط حول دائرة الاستواء السماوي تطلع وتغيب. هذه النجوم التي ميلها 40 ْ شمالاً (وهذا ميل خط عرض الراصد) تمر عبر سمْته عندما يجتاز مستوى نصف نهاره السماوي.

منظر السماء يتغير طوال الليل بسبب دوران الأرض. وتبدو النجوم أيضاً أبعد قليلاً باتجاه الغرب في كل ليلة مما كانت عليه في نفس الوقت من الليلة التي سبقتها. وإذا طلع نجم خلال النهار، فإن الشمس الساطعة ستحجبه عن الرؤية.

وهكذا فإن النجوم التي تسطع في السماء في وقت معين تتغير من شهر إلى آخر ومن فصل إلى آخر. وبعد 12 شهراً، يكون مجموع الأربع دقائق يومياً، هو 24 ساعة، ولذا تبدو السماء النجمية كما كانت تماماً قبل عام.

ولو كانت النجوم مرئية في السماء خلال النهار، لرأيت الشمس تتحرك ظاهرياً بينها نحو الشرق خلال العام. ودائرة البروج ecliptic هي المسار الظاهري للشمس بين النجوم، وهي تمر بالبروج الإثني عشر الواقعة في شريط عرضه قرابة 16 ْ عبر السماء. وكان قدماء المنجمين يسمون هذا الشريط منطقة البروج zodiac. وقد حظيت منطقة البروج باهتمام خاص، لأن القمر والكواكب عندما تظهر في السماء، تسلك مسارات عبر هذه البروج الإثني عشر [الحمل، الثور، الجوزاء، السرطان، الأسد، السنبلة، الميزان، العقرب، القوس، الجدي، الدلو، الحوت] التي أوردها العرب ضمن البيتين الآتيين:

حَمَلَ الثورُ جوزَة السرطان     ورعى الليثُ سنبلَ الميزان

ورمى عقربٌ بقوسٍ لجديٍ     نــزح الدلــوُ بركـةَ الحيتـان

يكون علوّ مدار الشمس في السماء في حده الأعلى في الصيف، وفي حده الأدنى في الشتاء. هذا وإن ارتفاع altitude الشمس فوق الأفق في وقت الظهيرة يختلف خلال العام بسبب كون محور دوران الأرض مائلاً على مستوى فلكها حول الشمس. فمستوي استواء الأرض يظل مائلاً على هذا المستوى بزاوية قدرها 23.5 ْ تقريباً. وهكذا فأثناء دوران الأرض حول الشمس، يتغير ميل الخط الواصل بين الأرض والشمس. ومن ثم فإن ضوء الشمس يصل إلى الأرض من زوايا مختلفة، وهذا يسبب تغير الفصول على الأرض خلال العام، وكذلك حدوث التغيرات الفصلية في أطوال الليل والنهار.

نقطة الاعتدال الربيعي هي موقع الشمس بتاريخ 21 آذار تقريباً، عندما تجتاز الشمس دائرة الاستواء السماوية متجهة شمالاً. وهي نقطة الكرة السماوية التي اختيرت لتكون الساعة صفر للمطلع المستقيم. ونقطة الاعتدال الخريفي هي موقع الشمس بتاريخ 23 أيلول/سبتمبر تقريباً، عندما تعبر الشمس دائرة الاستواء السماوية متجهة جنوباً. وفي هذين التاريخين يتساوى طولا الليل والنهار.

ويحدث الانقلاب الصيفي في 21 حزيران تقريباً، والانقلاب الشتوي في 23 كانون الأول تقريباً، وتكون الشمس في الانقلاب الصيفي في أقصى موقع شمالي لها خلال العام، وتكون في الانقلاب الشتوي في أقصى موقع جنوبي. وفي هذين التاريخين، بالترتيب، يحدث أطول وأقصر نهارين في العام في نصف الكرة الشمالي.

يوفر دوران الأرض أساساً لضبط الوقت باستعمال الأرصاد الفلكية. ويقيس اليوم الشمسي solar day الزمن الذي تستغرقه الأرض لإتمام دورة كاملة حول محورها، باستعمال الشمس إطاراً مرجعياً frame of reference. أما اليوم النجمي، أو الفلكي sidereal day، فيقيس هذا الزمن باستعمال النجوم إطاراً مرجعياً.

طول اليوم النجمي 23 ساعة و56 دقيقة و4 ثوانٍ. وهو الزمن الفاصل بين مرورين متعاقبين لمستوى الزوال بنجم معين، أو الزمن اللازم لإتمام الأرض دورة كاملة في الفضاء. أما طول اليوم الشمسي فهو 24 ساعة، وهو الزمن الفاصل بين مرورين متعاقبين لمستوى الزوال بالشمس (وقت الظهيرة).

اليوم الشمسي أطول بنحو 4 دقائق من اليوم النجمي، لأن الأرض التي تدور حول محورها، تتحرك أيضاً على طول فلكها حول الشمس. ويتعين على الأرض أن تنجز أكثر من دورة كاملة في الفضاء بقليل كي تعود إلى الظهور في مستوى زوالك.

يتغير اتجاه محور الأرض في الفضاء ببطء شديد، إذ إنه يرسم مخروطاً صغيراً مرة كل 26000 سنة. وتسمى هذه الحركة البطيئة في الفضاء مبادرة precession محور دوران الأرض. ويسبب هذه المبادرة جذب الشمس والقمر لانتفاخ الأرض الاستوائي.

ويتغير في أثناء حركة محور الأرض، موقع النجم القطبي في السماء، ثم إن نقطة الاعتدال الربيعي، وهي النقطة الصفرية للمطلع المستقيم، تنزاح باتجاه الغرب في دائرة البروج بمعدل زهاء 50 ثانية سنوياً، أو بمعدل 30 ْ (وهذه الزاوية تشمل برجاً كاملاً) كل 2150 سنة. ومن الواضح أن كل المخططات النجمية تصبح قديمة بعد ذلك الوقت.

 لون السماء وإضائتها

•  مقالة مفصلة: النشر الإشعاعي للسماء

يتكون ضوء الشمس الأبيض يتكون من خليط من عدة ألوان، وضوء الشمس يبدو لنا مائلاً إلى اللون الأصفر؛ لأن الفوتونات الصفراء هي الغالبة مع وجود الفوتونات الحمراء والخضراء والزرقاء والبنفسجية، ولكنها تكون تحت مستوى رؤية العين البشرية. والتفاعل بين ضوء الشمس والهواء يظهر لنا بعض المشاهد المألوفة في حياتنا اليومية. بالإضافة إلى المناظر الأخرى الجميلة النادرة.

ومن المشاهد المألوفة لون السماء الأزرق المتميز، الذي يتفاوت بين اللون الغامق الذي نراه نهاراً في منتصف السماء فوق رؤوسنا عندما نكون على قمم الجبال، إلى الألوان المتعددة التي تنتج من تشتت الضوء scattering، وتقارن حشود الجزيئات المكونة للغلاف الجوي من حيث الحجم مع الطول الموجي المرئي. وتحت هذا الشرط فإن جزئيات الغلاف الجوي تعمل على تغيير اتجاه حركة الفوتونات الشمسية عندما ترتطم بها، ويعتمد مدى قوة تغير اتجاه الفوتونات على الطول الموجي لها؛ ولهذا نجد أن (1/2)4 البنفسجي 4000A° يتشتت أو يرتد ارتداد الفوتونات بمقادير مختلفة تبعاً للطول الموجي؛ فالضوء الأحمر والأصفر لضوء الشمس يمر خلال الهواء بنسبة كبيرة جداً، بينما فوتونات اللون الأزرق والبنفسجي تتعرض للتشتت في الغلاف الجوي وتصل إلى سطح الأرض من اتجاهات أخرى متعددة من الغلاف الجوي. وينغمس الضوء البنفسجي في اللون الأزرق؛ لذلك تكون الفوتونات الزرقاء هي الغالبة في ضوء الشمس، وحيث إن العين أكثر حساسية للأطوال الموجية الطويلة؛ لذلك نرى لون السماء زرقاء، وتتغير درجة اللون الأزرق تبعاً لاتجاه النظر في السماء فيكون اللون الأزرق فاتحاً ناحية الأفق نتيجة لزيادة سمك الغلاف الجوي. ويكون لون السماء فوق رؤوسنا عند النظر إليها من قمم الجبال أو الطائرات مقترباً من اللون البنفسجي. وضوء القمر يحدث نفس التأثيرات عندما تكون السماء صافية والقمر بدراً فيصبح لون السماء أزرقاً غامقاً.

 سماوات مظلمة

المقالة الرئيسية: حركة السماء المظلمة

 انظر أيضا

• هواء
• النشر الإشعاعي للسماء — لماذا السماء زرقاء.
• لمعان السماء
• Skygazing

 وصلات خارجية

• صور للسماء نهارا
• صور للسماء ليلا
• معرص صور السماء
• لماذا السماء زرقاء؟

 المصادر

• الموسوعة العربية