شروحات-اعرفْ طريقك عبر الكرة السماوية

تشرح جين غرين النظام الذي يساعد علماء الفلك على التنقل عبر أنحاء السماء

اعتقد اليونانيون الأوائل أن النجوم كانت مغروسة في كرة ضخمة تدور حول الأرض. نحن نعلم اليوم أن النجوم وجميع الأجرام السماوية الأخرى تقع على مسافات متفاوتة، ويبدو ظاهرياً فقط أنها تتحرك من الشرق إلى الغرب نتيجة دوران الأرض حول محورها من الغرب إلى الشرق. ومع ذلك فمن أجل وصف مواقع وحركات النجوم فوق أفقنا الأرضي، ما زال علماء الفلك يستخدمون هذا الغلاف الواسع المتخيل، الذي يُطلَق عليه اسم الكرة السماوية Celestial sphere.

يُسقط على هذه الكرة نظام شبكي من خطوط ونقاط مرجعية، تشبه الخرائط المستخدمة على الأرض. تخيَّل الأرض مثل بالون عليه نقاط مرجعية وخطوط على سطحه؛ انفخ البالون حتى يملأ الكرة السماوية ويصير خط استواء الأرض هو خط استواء السماء، ويتراصف قطبا السماء مع قطبي الأرض الشمالي والجنوبي، وتصير خطوط الطول والعرض إحداثيات سماوية- المطلع المستقيم Right ascension (RA) والميل الزاوي Declination (Dec). على التوالي- موجودة على خرائط النجوم وتطبيقات برامج القبة الفلكية، مثل Stellarium أو Star Tracker، التي يستخدمها راصدو النجوم حول العالم.

رسم خرائط السماء

يحدد الميل الزاوي Declination في سماء الليل بالطريقة نفسها التي يقاس بها خط العرض على الأرض: بالدرجات، والدقائق القوسية، والثواني القوسية، في شمال وجنوب خط الاستواء السماوي Celestial equator. تزداد القياسات من 0° عند خط الاستواء إلى 90° عند القطبين. عُيِّن الميل في شمال خط الاستواء السماوي على أنه موجب (+)، وجنوبه سالب (-). على سبيل المثال، يبلغ الميل الزاوي لنجم القطب Polaris، في نصف الكرة الشمالي، أكثر قليلاً من 89°+، ونجم رجل الجبّار Rigel، ذلك النجم الأزرق العملاق الذي يميز قدم الصيّاد في كوكبة الجبّار، عند 8° و15 دقيقة قوسية تحت خط الاستواء السماوي.

يسمى المكافئ السماوي لخط طول الأرض بالمطلع المستقيم، وعلى الرغم من أنه يمكن إظهاره بالدرجات، فإن المستَخدَم عادة للتعبير عنه هو وحدات الوقت: الساعات والدقائق والثواني.

تساوي مدة 24 ساعة 360°، وتساوي ساعة واحدة من المطلع المستقيم (RA) °15. لذلك تعطَى قيمة المطلع المستقيم لنجم القطب بساعتين و59 دقيقة، ولنجم رجل الجبّار بـ 5 ساعات و15 دقيقة. يمكن تحديد موقع كل جرم في السماء باستخدام قيمة هذين الإحداثيين، المطلع المستقيم (RA)، والميل الزاوي (Dec.). 

يمر خط الصفر (0) المطلع المستقيم- الذي هو المكافئ السماوي لخط طول غرينتش الأرضي- عبر النقطة التي تعبر فيها الشمس خطَّ الاستواء السماوي في اللحظة الأولى من الربيع- حادثة الاعتدال الربيعي Vernal equinox- في نصف الكرة الشمالي. وتقاس ساعات المطلع المستقيم باتجاه الشرق بدءاً من هذه النقطة وصولاً إلى مقدار 23 ساعة و59 دقيقة. وبعد ذلك بدقيقة واحدة نعود إلى نقطة الساعة 0.

يقسِّم الكرةَ السماوية خطٌّ يشير إلى دائرة مسار الشمس Ecliptic، الذي يميز خط السير الظاهري للشمس عبر نجوم الخلفية السماوية- ويمكن تحديد مكانه من خلال تتبع خط بين كوكب واحد (أو أكثر) من الكواكب والقمر.

يمكن تصوُّر النجوم التي يمكن رؤيتها وكيف تبدو حركتها بالنسبة إلى موقعك باستخدام الكرة السماوية. عند نقطة القطب الشمالي (90°)، يتوافق القطب السماوي الشمالي مع نقطة السمت Zenith- وهي النقطة التي توجد فوق الرأس مباشرة. صار خط الاستواء السماوي الآن موازياً للأفق، وعندما تتحرك النجوم على طول مسار موازٍ للأفق، لا يظهر منها إلّا ما يوجد في النصف الشمالي من الكرة السماوية. عند خط استواء الأرض (0°)، يمكنك رؤية جميع النجوم، حيث يمتد خط الاستواء السماوي من الأفق إلى الأفق عبر نقطة السمت، ويوجد القطبان السماويان، الشمالي والجنوبي، على الأفق. تشرق النجوم بصورة مستقيمة في الشرق وتغرب في الغرب مباشرة. بين هذين الطرفين، يبقى جزء من السماء غير مرئي بنحو دائم. لذلك، إذا كنتَ ترصد عند أي من القطبين، فسترى أن النجوم تدور فوق رأسك ولن تغرب مطلقاً- تدور حول القطبين- لكن النجوم التي تدور حول القطب السماوي المعاكس لك ستبقى غير مرئية.

تُعَد الكفّان والأصابع على امتداد طول الذراع أدوات قياس مثالية للتنقل عبر الكرة السماوية؛ تقيس اليد الممدودة مسافة 22°- أي عرض كويكبة المحراث Plough ويساوي عرض إصبعك الصغيرة مقدار 1°- أي قطر قمر مكتمل. 

جين غرين Jane Green:
كاتبة في علوم الفلك، ومؤلفة دليل هاينز لعلم الفلك Haynes Astronomy Manual

التلسكوبات وإحداثيات النجوم

كيف تُستخدَم متتبعات مختلفة لتوجيه التلسكوبات باستخدام إحداثيات المطلع المستقيم (RA) والميل الزاوي (Dec)

تحتوي المتتبعات السمتية الارتفاعية Altaz على محورين للدوران: أحدهما يتحرك ضمن بُعد الارتفاع- أعلى وأسفل- من 0° إلى 90° (ارتفاع Altitude)؛ والآخر يتحرك وفق دائرة بمقدار 360° توازي الأفق (السمت Azimuth).

تشبه المتتبعات الاستوائية المتتبعات السمتية الارتفاعية، ولكنها تميل بزاوية بناءً على خط عرض الراصد، والذي يتوافق مع ارتفاع نجم القطب. وهي تعوِّض دوران الأرض بوجود محور دوران واحد- هو محور المطلع المستقيم RA أو المحور ’القطبي‘- بالتوازي مع محور دوران الأرض. يمكن تحريكها بالضبط اليدوي باستخدام حلقتي ضبط المطلع المستقيم والميل الزاوي، أو استخدام محرك كهربائي صغير على المحاور، ضمن نظام إحداثيات المطلع المستقيم والميل الزاوي، والذي يسمح بتتبع الأجرام الموجودة على الكرة السماوية طوال الليل.

تعمل متتبعات Go-To الآلية بالكامل والمحوسبة على إزالة الحاجة إلى معرفة قيم إحداثيات المطلع المستقيم والميل الزاوي، وذلك بوجود الأجرام الأكثر سطوعاً في قاعدة بيانات يمكن الوصول إليها بضغطة زر، ولكن تبقى قيم إحداثيات المطلع المستقيم والميل الزاوي مفيدة لتحديد الأهداف الخافتة.