الكرة السماوية

في علم الفلك والملاحة ، الكرة السماوية هي كرة مجردة لها نصف قطر كبير بشكل تعسفي ومركزها الأرض . يمكن تصور جميع الأجسام في السماء على أنها مُسقطة على السطح الداخلي للكرة السماوية، والتي قد تكون مركزها الأرض أو الراصد. إذا كانت مركزها على الراصد، فإن نصف الكرة يشبه شاشة نصف كروية فوق موقع المراقبة.

الكرة السماوية هي أداة مفاهيمية تستخدم في علم الفلك الكروي لتحديد موضع جسم في السماء دون مراعاة المسافة الخطية بينه وبين الراصد. يقسم خط الاستواء السماوي الكرة السماوية إلى نصفين شمالي وجنوبي .

نظرًا لأن الأجسام الفلكية تقع على مسافات بعيدة جدًا، فإن المراقبة العرضية للسماء لا تقدم أي معلومات عن مسافاتها الفعلية. تبدو جميع الأجسام السماوية بعيدة بنفس القدر ، كما لو كانت مثبتة على الجزء الداخلي من كرة ذات نصف قطر كبير ولكن غير معروف، ^[1] والتي تبدو وكأنها تدور غربًا في الأعلى؛ وفي الوقت نفسه، يبدو أن الأرض تحت الأقدام تظل ثابتة. لأغراض علم الفلك الكروي ، الذي يهتم فقط بالاتجاهات إلى الأجسام السماوية، لا يوجد فرق إذا كانت هذه هي الحالة بالفعل أو إذا كانت الأرض هي التي تدور بينما الكرة السماوية ثابتة.

يمكن اعتبار الكرة السماوية غير محدودة في نصف القطر . وهذا يعني أن أي نقطة داخلها، بما في ذلك تلك التي يشغلها المراقب، يمكن اعتبارها المركز . وهذا يعني أيضًا أن جميع الخطوط المتوازية ، سواء كانت متباعدة بمليمتر أو عبر النظام الشمسي عن بعضها البعض، ستبدو وكأنها تتقاطع مع الكرة في نقطة واحدة، على غرار نقطة التلاشي في المنظور الرسومي . ^{[2] ستبدو جميع} المستويات المتوازية وكأنها تتقاطع مع الكرة في دائرة كبيرة متزامنة ^[3] ("دائرة التلاشي").

وعلى العكس من ذلك، فإن المراقبين الذين ينظرون نحو نفس النقطة على كرة سماوية ذات نصف قطر لا نهائي سوف ينظرون على طول خطوط متوازية، والمراقبون الذين ينظرون نحو نفس الدائرة العظمى، على طول مستويات متوازية. وعلى كرة سماوية ذات نصف قطر لا نهائي، يرى جميع المراقبين نفس الأشياء في نفس الاتجاه.

بالنسبة لبعض الأجسام، يكون هذا الأمر مبسطًا للغاية. فالأجسام القريبة نسبيًا من الراصد (على سبيل المثال، القمر ) ستبدو وكأنها تغير موضعها مقابل الكرة السماوية البعيدة إذا تحرك الراصد بعيدًا بما يكفي، على سبيل المثال، من أحد جانبي كوكب الأرض إلى الجانب الآخر. ويمكن تمثيل هذا التأثير، المعروف باسم المنظر ، على أنه إزاحة صغيرة عن الموضع المتوسط. ويمكن اعتبار الكرة السماوية متمركزة عند مركز الأرض ، أو مركز الشمس ، أو أي موقع مناسب آخر، ويمكن حساب الإزاحات من المواضع المشار إليها في هذه المراكز. ^[4]

بهذه الطريقة، يستطيع علماء الفلك التنبؤ بمواضع الأجسام على الكرة السماوية في مركز الأرض أو مركز الشمس ، دون الحاجة إلى حساب الهندسة الفردية لأي مراقب معين، وبالتالي يتم الحفاظ على فائدة الكرة السماوية. يمكن للمراقبين الأفراد حساب إزاحاتهم الصغيرة عن المواضع المتوسطة، إذا لزم الأمر. في كثير من الحالات في علم الفلك، تكون الإزاحات غير مهمة.

يمكن اعتبار الكرة السماوية على هذا النحو نوعًا من الاختزال الفلكي ، ويستخدمها علماء الفلك كثيرًا. على سبيل المثال، يسرد التقويم الفلكي لعام 2010 الموضع الجغرافي الظاهري للقمر في 1 يناير عند الساعة 00:00:00.00 بالتوقيت الأرضي ، بالإحداثيات الاستوائية ، على أنه شروق مستقيم 6 ^{ساعات و} 57 ^{دقيقة و} 48.86 ^ثانية ، وانحراف +23 درجة و30 دقيقة و5.5 ثانية. وهذا يعني ضمناً أنه كما هو مُسقط على الكرة السماوية؛ أي مراقب في أي مكان ينظر في هذا الاتجاه سيرى "القمر الجغرافي" في نفس المكان مقابل النجوم. وبالنسبة للعديد من الاستخدامات التقريبية (مثل حساب مرحلة تقريبية للقمر)، فإن هذا الموضع، كما يُرى من مركز الأرض، مناسب.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب الدقة (مثل حساب مسار ظل الكسوف ) ، يقدم التقويم الصيغ والطرق لحساب إحداثيات مركزية الأرض ، أي كما يُرى من مكان معين على سطح الأرض، بناءً على الموضع المركزي للأرض. ^[5] وهذا يختصر إلى حد كبير مقدار التفاصيل اللازمة في مثل هذه التقويمات، حيث يمكن لكل مراقب التعامل مع ظروفه الخاصة.

تم تصور المجالات السماوية (أو الأجرام السماوية) على أنها كيانات مثالية وإلهية في البداية من قبل علماء الفلك اليونانيين مثل أرسطو . لقد ألف مجموعة من المبادئ تسمى الفيزياء الأرسطية التي حددت النظام الطبيعي وبنية العالم. مثل علماء الفلك اليونانيين الآخرين، اعتقد أرسطو أيضًا أن "... المجال السماوي هو الإطار المرجعي لنظرياتهم الهندسية لحركات الأجرام السماوية". ^[6] وباعتماده على نظرية يودوكسوس من كنيدوس ، وصف أرسطو الأجرام السماوية داخل المجال السماوي بأنها مليئة بالنقاء والكمال والجوهر (العنصر الخامس المعروف بأنه إلهي ونقاء وفقًا لأرسطو). اعتبر أرسطو أن الشمس والقمر والكواكب والنجوم الثابتة هي مجالات متحدة المركز تمامًا في منطقة فوق القمر فوق المجال القمري . كان أرسطو قد أكد أن هذه الأجسام (في المنطقة فوق القمرية) مثالية ولا يمكن إفسادها بأي من العناصر الكلاسيكية : النار والماء والهواء والأرض. كانت العناصر القابلة للفساد موجودة فقط في المنطقة تحت القمرية وكانت العناصر غير القابلة للفساد موجودة في المنطقة فوق القمرية وفقًا لنموذج أرسطو المركزي للأرض. كان لدى أرسطو فكرة مفادها أن الأجرام السماوية يجب أن تُظهر حركة سماوية (حركة دائرية مثالية) تستمر إلى الأبد. كما زعم أن السلوك والممتلكات تتبع بدقة مبدأ المكان الطبيعي حيث يتحرك العنصر الجوهري بحرية بإرادة إلهية، بينما تكون العناصر الأخرى، النار والهواء والماء والأرض، قابلة للفساد وعرضة للتغيير والنقص. تعتمد مفاهيم أرسطو الرئيسية على طبيعة العناصر الخمسة التي تميز الأرض والسماوات في الواقع الفلكي، مع الأخذ في الاعتبار نموذج يودوكسوس للكرات المنفصلة.

أثارت العديد من الاكتشافات التي توصل إليها أرسطو وأودوكسوس (حوالي 395 قبل الميلاد إلى 337 قبل الميلاد) اختلافات في كلا نموذجيهما وتقاسما خصائص مماثلة في نفس الوقت. ادعى أرسطو وأودوكسوس وجود عددين مختلفين للكرات في السماء. وفقًا لأودوكسوس، كان هناك 27 كرة فقط في السماء، بينما يوجد 55 كرة في نموذج أرسطو. حاول أودوكسوس بناء نموذجه رياضيًا من أطروحة تُعرف باسم " حول السرعات" ( ‹انظر Tfd› باليونانية : Περί Ταχών ) وأكد أن شكل فرس النهر أو الليمنيسكات كان مرتبطًا بالتراجع الكوكبي . أكد أرسطو أن سرعة الأجرام السماوية لا تتغير، مثل السماوات، بينما أكد أودوكسوس أن الأجرام السماوية لها شكل هندسي مثالي. كانت كرات يودوكسوس قادرة على إحداث حركات غير مرغوبة في المنطقة السفلية من الكواكب، بينما قدم أرسطو أدوات فك بين كل مجموعة من الكرات النشطة لمقاومة حركات المجموعة الخارجية، وإلا فإن الحركات الخارجية سوف تنتقل إلى الكواكب الخارجية. وقد لاحظ أرسطو فيما بعد "... حركات الكواكب باستخدام مجموعات من الكرات المتداخلة والحركات الدائرية بطرق إبداعية، ولكن الملاحظات الإضافية استمرت في إبطال عملهم". ^[7]

بصرف النظر عن أرسطو وإيودوكسوس، قدم إمبيدوكليس تفسيرًا مفاده أن حركة السماوات، التي تدور حولها بسرعة إلهية (عالية نسبيًا)، تضع الأرض في وضع ثابت بسبب الحركة الدائرية التي تمنع الحركة إلى الأسفل من الأسباب الطبيعية. انتقد أرسطو نموذج إمبيدوكليس، بحجة أن جميع الأجسام الثقيلة تتجه نحو الأرض وليس الدوامة نفسها التي تأتي إلى الأرض. سخر منه وزعم أن بيان إمبيدوكليس كان سخيفًا للغاية. انتقد أرسطو على الفور أي شيء يتحدى حركة المكان الطبيعي والسماوات غير المتغيرة (بما في ذلك المجالات السماوية).

هذه المفاهيم مهمة لفهم أنظمة الإحداثيات السماوية ، وأطر قياس مواقع الأجسام في السماء . تشكل خطوط مرجعية ومستويات معينة على الأرض، عند إسقاطها على الكرة السماوية، قواعد أنظمة المرجع. وتشمل هذه خط استواء الأرض والمحور والمدار . عند تقاطعاتها مع الكرة السماوية، تشكل هذه خط الاستواء السماوي ، والأقطاب السماوية الشمالية والجنوبية ، وكسوف الشمس ، على التوالي. [ ^{8] ونظرًا لأن الكرة السماوية تعتبر تعسفية أو لا نهائية في نصف القطر، فإن جميع المراقبين يرون} خط الاستواء السماوي والأقطاب السماوية وكسوف الشمس في نفس المكان مقابل النجوم في الخلفية .

من هذه القواعد، يمكن تحديد الاتجاهات نحو الأجسام في السماء من خلال إنشاء أنظمة إحداثيات سماوية. على غرار خطوط الطول والعرض الجغرافية ، يحدد نظام الإحداثيات الاستوائية المواضع بالنسبة لخط الاستواء السماوي والأقطاب السماوية، باستخدام المطلع المستقيم والانحراف. يحدد نظام إحداثيات مسار الشمس المواضع بالنسبة لمسار الشمس ( مدار الأرض )، باستخدام خط الطول والعرض لمسار الشمس . بالإضافة إلى أنظمة خط الاستواء ومسار الشمس، فإن بعض أنظمة الإحداثيات السماوية الأخرى، مثل نظام الإحداثيات المجرية ، أكثر ملاءمة لأغراض معينة.

افترض الإغريق القدماء الحقيقة الحرفية للنجوم المرتبطة بكرة سماوية تدور حول الأرض في يوم واحد وأرض ثابتة. ^[9] كان نموذج الكواكب يودوكسان ، الذي استند إليه النموذجان الأرسطي والبطلمي ، أول تفسير هندسي لـ "تجوال" الكواكب الكلاسيكية . ^[10] كان يُعتقد أن أبعد هذه "الكرات البلورية" تحمل النجوم الثابتة . استخدم يودوكسوس 27 مادة كروية متحدة المركز للإجابة على تحدي أفلاطون : "بافتراض الحركات المنتظمة والمنظمة التي يمكن تفسير الحركات الظاهرة للكواكب؟" ^{[11] كان} أنكساغوراس في منتصف القرن الخامس قبل الميلاد أول فيلسوف معروف يقترح أن النجوم كانت "حجارة نارية" بعيدة جدًا بحيث لا يمكن الشعور بحرارتها. وقد عبر أريستارخوس الساموسي عن أفكار مماثلة . ومع ذلك، لم تدخل علم الفلك الأوروبي والإسلامي السائد في أواخر العصور القديمة والعصور الوسطى. لقد ألغت نظرية كوبرنيكوس لمركزية الشمس فكرة وجود الأجرام السماوية، ولكنها لم تستبعد بالضرورة وجود أجرام سماوية للنجوم الثابتة. وكان أول عالم فلك في عصر النهضة الأوروبية يقترح أن النجوم كانت شموساً بعيدة هو جيوردانو برونو في كتابه "حول الكون اللانهائي والعالم" (1584). وكانت هذه الفكرة من بين التهم التي وجهتها إليه محاكم التفتيش، وإن لم تكن بارزة. وأصبحت الفكرة سائدة في أواخر القرن السابع عشر، وخاصة بعد نشر كتاب " محادثات حول تعدد العوالم" لبرنارد لوبوفييه دي فونتينيل (1686)، وبحلول أوائل القرن الثامن عشر أصبحت هذه الفكرة هي الافتراضات الافتراضية في علم الفلك النجمي.

يمكن أن تشير الكرة السماوية أيضًا إلى نموذج مادي للكرة السماوية أو الكرة السماوية. ترسم مثل هذه الكرات الكوكبات على الجانب الخارجي من الكرة، مما ينتج عنه صورة معكوسة للكوكبات كما تُرى من الأرض. أقدم مثال باقٍ لمثل هذه القطعة الأثرية هو كرة منحوتة أطلس فارنيزي ، وهي نسخة من القرن الثاني من عمل أقدم ( الفترة الهلنستية ، حوالي 120 قبل الميلاد).

إن المراقبين في العوالم الأخرى سوف يرون الأجرام السماوية في تلك السماء في ظل نفس الظروف ـ كما لو كانت تُعرض على قبة. ومن الممكن بناء أنظمة إحداثيات تعتمد على سماء ذلك العالم. ومن الممكن أن تستند هذه الأنظمة إلى "مسار الشمس" المكافئ، أي القطبين وخط الاستواء، وإن كانت الأسباب وراء بناء نظام على هذا النحو تاريخية بقدر ما هي تقنية.

• بوديتش، ناثانيال (2002). الملاح العملي الأمريكي. بيثيسدا، ماريلاند: الوكالة الوطنية للتصوير والرسم الخرائطي . رقم ISBN 0-939837-54-4. تم أرشفة النسخة الأصلية في 2007-06-24.
• MacEwen, William A.; William Hayler; Turpin, Edward A. (1989). دليل ضباط البحرية التجارية: استنادًا إلى الطبعة الأصلية التي كتبها Edward A. Turpin وWilliam A. MacEwen (الطبعة الخامسة). كامبريدج، ماريلاند: مطبعة كورنيل البحرية . ص 46-51. ISBN 0-87033-379-8.قائمة المراجع لمهمة ويكيبيديا عن الكرة السماوية. (تنسيق APA6). كرو، إم جيه (2001). نظريات العالم من العصور القديمة إلى الثورة الكوبرنيكية . مينولا، نيويورك: منشورات دوفر.

• قياس السماء دليل سريع للكرة السماوية – جيم كالير، جامعة إلينوي
• علم الفلك العام/الكرة السماوية – ويكيبيديا
• مستكشف السماء الدوار – جامعة نبراسكا-لينكولن
• خريطة تفاعلية للسماء – SkyandTelescope.com في أرشيفات مكتبة الكونجرس على شبكة الإنترنت (تم أرشفتها في 13 يونيو 2005)
• خرائط السماء الشهرية المؤرشفة في 13 سبتمبر 2007 على موقع Wayback Machine – لكل موقع على وجه الأرض