علم التنجيم

علم الفلك القياسي هو فرع من علم الفلك يتضمن قياسات دقيقة لمواقع وحركات النجوم والأجرام السماوية الأخرى . وهو يوفر معلومات عن الحركة والأصل الفيزيائي للنظام الشمسي ومجرتنا درب التبانة .

يرتبط تاريخ علم الفلك القياسي بتاريخ فهارس النجوم ، التي وفرت للفلكيين نقاط مرجعية للأجرام السماوية لتتبع حركتها. ويعود هذا إلى الفلكي اليوناني القديم هيبارخوس ، الذي استخدم حوالي عام 190 قبل الميلاد فهرس أسلافه تيموخاريس وأريستيلوس لاكتشاف ترنح محور الأرض . وبذلك، طور أيضًا مقياس السطوع الذي لا يزال مستخدمًا حتى اليوم. ^{[ 1 ]} جمع هيبارخوس فهرسًا يضم ما لا يقل عن 850 نجمًا ومواقعها. ^{[ 2 ]} أضاف بطليموس ، خليفة هيبارخوس ، فهرسًا يضم 1022 نجمًا في كتابه المجسطي ، موضحًا مواقعها وإحداثياتها وسطوعها. ^{[ 3 ]}

في القرن العاشر الميلادي، أجرى الفلكي الفارسي عبد الرحمن الصوفي رصدًا للنجوم ووصف مواقعها ومقاديرها وألوانها ؛ كما قدم رسومات لكل كوكبة، والتي وردت في كتابه " النجوم الثابتة" . ورصد عالم الرياضيات المصري ابن يونس أكثر من عشرة آلاف موقع للشمس على مدى سنوات عديدة باستخدام أسطرلاب كبير قطره حوالي 1.4 متر. واستُخدمت رصداته للكسوف والخسوف بعد قرون في دراسات الفلكي الكندي الأمريكي سيمون نيومكومب حول حركة القمر، بينما ألهمت رصداته الأخرى لحركة كوكبي المشتري وزحل العالم الفرنسي لابلاس في كتابه "ميل دائرة البروج" و "متباينات المشتري وزحل" . ^{[ 4 ]} في القرن الخامس عشر، قام الفلكي التيموري أولوغ بيك بتأليف كتاب "زيج السلطاني" ، الذي صنف فيه 1019 نجمًا. ومثل فهارس هيبارخوس وبطليموس السابقة، يُقدّر أن فهرس أولوغ بيك كان دقيقًا في حدود 20 دقيقة قوسية تقريبًا . ^{[ 5 ]}

في القرن السادس عشر، استخدم الفلكي الدنماركي تيكو براهي أدوات مُحسّنة، بما في ذلك أدوات جدارية كبيرة ، لقياس مواقع النجوم بدقة أكبر من ذي قبل، بدقة تتراوح بين 15 و35 ثانية قوسية . ^{[ 6 ]} وقاس العالم العثماني تقي الدين المطلع المستقيم للنجوم في مرصد القسطنطينية التابع له باستخدام "الساعة الرصدية" التي اخترعها. ^{[ 7 ]} وعندما أصبحت التلسكوبات شائعة الاستخدام، ساهمت دوائر الضبط في تسريع القياسات.

حاول الفلكي الإنجليزي جيمس برادلي لأول مرة قياس اختلاف المنظر النجمي عام 1729. تبين أن حركة النجوم ضئيلة للغاية بالنسبة لتلسكوبه ، لكنه اكتشف بدلاً من ذلك انحراف الضوء وتذبذب محور الأرض. قام الفلكي الألماني فريدريك بيسل ، أبو علم الفلك الحديث، بتنقيح فهرسه الذي ضم 3222 نجمًا عام 1807. أجرى بيسل أول قياس لاختلاف المنظر النجمي: 0.3 ثانية قوسية للنجم الثنائي 61 Cygni . وفي عام 1872، استخدم الفلكي البريطاني ويليام هيغنز التحليل الطيفي لقياس السرعة الشعاعية لعدة نجوم بارزة، بما في ذلك نجم الشعرى اليمانية (سيريوس) . ^{[ 8 ]}

نظراً لصعوبة قياسها، لم يُحصل إلا على حوالي 60 قياساً لاختلاف المنظر النجمي بحلول نهاية القرن التاسع عشر، وذلك باستخدام الميكرومتر الخيطي في الغالب . وقد ساهمت أجهزة التصوير الفلكي التي تستخدم الألواح الفوتوغرافية الفلكية في تسريع هذه العملية في أوائل القرن العشرين. كما أتاحت آلات قياس الألواح الآلية ^{[ 9 ]} وتقنيات الحاسوب الأكثر تطوراً في ستينيات القرن العشرين إمكانية تجميع فهارس النجوم بكفاءة أكبر . بدأ مشروع "خريطة السماء " (Carte du Ciel) في أواخر القرن التاسع عشر لتحسين رسم خرائط النجوم، إلا أنه لم يُستكمل، ولكنه جعل التصوير الفوتوغرافي تقنية شائعة في علم الفلك القياسي. ^{[ 10 ]} في ثمانينيات القرن العشرين، حلت أجهزة اقتران الشحنات (CCDs) محل الألواح الفوتوغرافية، مما قلل من عدم اليقين البصري إلى جزء من الألف من الثانية القوسية. وقد جعلت هذه التقنية علم الفلك القياسي أقل تكلفة، وفتحت المجال أمام الهواة.

في عام 1989، أطلق القمر الصناعي "هيباركوس" التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، حاملاً معه علم الفلك إلى مداره، حيث تقلّ تأثره بالقوى الميكانيكية للأرض والتشوهات البصرية الناتجة عن غلافها الجوي. وخلال فترة تشغيله من 1989 إلى 1993، قاس "هيباركوس" زوايا كبيرة وصغيرة في السماء بدقة تفوق بكثير دقة أي تلسكوب بصري سابق. وخلال سنوات تشغيله الأربع، حُدِّدت مواقع واختلافات المنظر والحركات الذاتية لـ 118,218 نجمًا بدقة غير مسبوقة. وجمع " فهرس تيكو " الجديد قاعدة بيانات تضم 1,058,332 نجمًا بدقة تتراوح بين 20 و30 ملي ثانية قوسية. كما جُمعت فهارس إضافية لـ 23,882 نجمًا ثنائيًا ومتعددًا، و11,597 نجمًا متغيرًا ، والتي حُلِّلت أيضًا خلال مهمة "هيباركوس". ^{[ 11 ]} وفي عام 2013، أُطلق القمر الصناعي "غايا" الذي حسّن دقة "هيباركوس" . ^{[ 12 ]} تحسّنت الدقة بمقدار 100 ضعف، مما مكّن من رسم خرائط لمليار نجم. ^{[ 13 ]} اليوم، يُعدّ فهرس USNO-B1.0 الأكثر استخدامًا ، وهو فهرس شامل للسماء يتتبع الحركات الذاتية والمواقع والقدر الظاهري وخصائص أخرى لأكثر من مليار جرم سماوي. خلال الخمسين عامًا الماضية، استُخدمت 7435 لوحة كاميرا شميدت لإتمام العديد من المسوحات السماوية، مما يجعل البيانات في USNO-B1.0 دقيقة في حدود 0.2 ثانية قوسية. ^{[ 14 ]}

إلى جانب وظيفتها الأساسية المتمثلة في تزويد علماء الفلك بإطار مرجعي لتسجيل ملاحظاتهم، تُعدّ القياسات الفلكية أساسيةً أيضًا في مجالاتٍ مثل الميكانيكا السماوية ، وديناميكيات النجوم ، وعلم الفلك المجري . في علم الفلك الرصدي ، تُساعد تقنيات القياسات الفلكية في تحديد الأجرام النجمية من خلال حركاتها الفريدة. كما أنها تُعدّ أداةً أساسيةً في ضبط الوقت ، حيث إن التوقيت العالمي المنسق (UTC) هو في جوهره التوقيت الذري المُزامَن مع دوران الأرض بواسطة عمليات رصد فلكية دقيقة. تُشكّل القياسات الفلكية خطوةً هامةً في سلم المسافات الكونية لأنها تُحدّد تقديرات مسافة اختلاف المنظر للنجوم في مجرة ​​درب التبانة .

استُخدمت القياسات الفلكية أيضًا لدعم مزاعم اكتشاف الكواكب الخارجية ، وذلك بقياس الإزاحة التي تُحدثها الكواكب المُقترحة في الموقع الظاهري لنجمها الأم في السماء، نتيجةً لدورانها المشترك حول مركز كتلة النظام. وتكون القياسات الفلكية أكثر دقة في المهمات الفضائية التي لا تتأثر بتشوهات الغلاف الجوي للأرض. ^{[ 15 ]} وكانت مهمة ناسا المُخطط لها، وهي مهمة التداخل الفضائي ( SIM PlanetQuest ) (التي أُلغيت لاحقًا)، ستستخدم تقنيات القياسات الفلكية لاكتشاف الكواكب الأرضية التي تدور حول حوالي 200 نجم من أقرب النجوم الشبيهة بالشمس . وتُطبّق مهمة غايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، والتي أُطلقت عام 2013، تقنيات القياسات الفلكية في إحصاء النجوم. وبالإضافة إلى اكتشاف الكواكب الخارجية، ^{[ 16 ]} يُمكن استخدامها أيضًا لتحديد كتلتها. ^{[ 17 ]}

يستخدم علماء الفيزياء الفلكية القياسات الفلكية لتقييد بعض النماذج في علم الميكانيكا السماوية . ومن خلال قياس سرعات النجوم النابضة ، يُمكن تحديد مدى عدم تناظر انفجارات المستعرات العظمى . كما تُستخدم نتائج القياسات الفلكية لتحديد توزيع المادة المظلمة في المجرة.

يستخدم علماء الفلك تقنيات القياس الفلكي لتتبع الأجرام القريبة من الأرض . وقد ساهم هذا العلم في اكتشاف العديد من الأجرام القياسية في النظام الشمسي. وللعثور على هذه الأجرام باستخدام القياس الفلكي، يستخدم علماء الفلك التلسكوبات لمسح السماء وكاميرات واسعة النطاق لالتقاط الصور على فترات زمنية محددة. ومن خلال دراسة هذه الصور، يمكنهم رصد أجرام النظام الشمسي من خلال حركاتها بالنسبة للنجوم الخلفية الثابتة. وبمجرد رصد حركة في وحدة الزمن، يعوّض علماء الفلك عن اختلاف المنظر الناتج عن حركة الأرض خلال هذه الفترة، ويتم حساب المسافة الشمسية المركزية لهذا الجرم. وباستخدام هذه المسافة وصور أخرى، يمكن الحصول على مزيد من المعلومات حول الجرم، بما في ذلك عناصر مداره . ^{[ 18 ]} ومن بين أهداف هذا العلم تجنب اصطدام الكويكبات .

كواوار وسيدنا كوكبان قزمان عابران لنبتون، اكتُشفا بهذه الطريقة على يد مايكل إي. براون وآخرين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) باستخدام تلسكوب صموئيل أوشين التابع لمرصد بالومار ، والذي يبلغ قطره 1.2 متر (48 بوصة)، وكاميرا CCD واسعة النطاق من طراز بالومار-كويست. تُعدّ قدرة علماء الفلك على تتبع مواقع وحركات هذه الأجرام السماوية أمرًا بالغ الأهمية لفهم النظام الشمسي وترابط ماضيه وحاضره ومستقبله مع الأجرام الأخرى في الكون. ^{[ 19 ] [ 20 ]} 

يُعدّ تصحيح الأخطاء جانبًا أساسيًا من علم الفلك القياسي. وتتسبب عوامل عديدة في حدوث أخطاء عند قياس مواقع النجوم، بما في ذلك الظروف الجوية، وعيوب الأجهزة، وأخطاء الراصد أو أجهزة القياس. ويمكن تقليل العديد من هذه الأخطاء بتقنيات مختلفة، مثل تحسين الأجهزة وتعويض البيانات. ثم تُحلل النتائج باستخدام أساليب إحصائية لحساب تقديرات البيانات ونطاقات الخطأ. ^{[ 21 ]}

• XParallax viu (تطبيق مجاني لنظام التشغيل ويندوز)
• Astrometrica (تطبيق لنظام التشغيل ويندوز)
• Astrometry.net (علم التنجيم الأعمى عبر الإنترنت)

• كوفاليفسكي، جان؛ سيدلمان، ب. كينيث (2004). أساسيات علم الفلك . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-64216-7.

• دليل مركز ماكس بلانك لعلم التنجيم للأجرام السماوية الصغيرة
• قسم علم الفلك في المرصد البحري الأمريكي
  • كتالوج القياسات الفلكية التابع للمرصد البحري الأمريكي والمنتجات ذات الصلة، مؤرشف بتاريخ 26 أغسطس 2015 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
• "قاعة القياس الفلكي الدقيق" . قسم علم الفلك، جامعة فرجينيا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أغسطس 2006. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2006 .
• مكتبة SuperNOVAS عالية الدقة لعلم الفلك للغة C/C++.
• اكتشاف جسم شبيه بالكوكب على أطراف نظامنا الشمسي (15-03-2004)
• الصفحة الرئيسية لمايك براون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
• ورقة علمية تصف اكتشاف سدنا
• مهمة هيباركوس لعلم الفلك الفضائي - على وكالة الفضاء الأوروبية