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

المعنى اللغوي للسماء

يحدد فهماء اللغة العربية لفظ السماء بأنه الدلالة على الفراغ اللا نهائى في الكون والذى لا يمكن حتىقد يكون خلوا لا يشغله شئ بل يملاه وسط غير مادى اسمه الأثير وفي هذا الوسط غير المادى تنتقل الطاقات غير المادية مثل موجات اللاسلكى أوالراديووالرادار 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، ومنح أشدها سطوعاً القدْر 1، وأخفضها سطوعاً الرقم 6. ويستعمل الفلكيون المعاصرون نظام تصنيف مشابهاً، لكنهم بدلاً من حتى يحكموا على قدر السطوع بالعين المجردة، فإنهم يستعملون مقياس الشدة الضوئية photometer لهذا الغرض. هذا وإن أقدار النجوم الأكثر سطوعاً سالبة، فقدر أسطع نجم، وهوالشعرى 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.

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

هوالدائرة العظمى على الكرة السماوية التي تبعد 90 ْ عن سمت zenith الراصد. والسمت هوالنقطة من القبة السماوية الواقعة فوق رأس الراصد مباشرة. ومع حتى 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 تبدومختلفة من خطوط العرض المتنوعة. 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. تبدوالنجوم 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- حتى 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- حتى 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- حتى 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. وتبدوالنجوم أيضاً أبعد قليلاً باتجاه الغرب في جميع ليلة مما كانت عليه في نفس الوقت من الليلة التي سبقتها. وإذا طلع نجم خلال النهار، فإن الشمس الساطعة ستحجبه عن الرؤية.

إلى غير ذلك فإن النجوم التي تسطع في السماء في وقت معين تتغير من شهر إلى آخر ومن فصل إلى آخر. وبعد 12 شهراً،قد يكون مجموع الأربع دقائق يومياً، هو24 ساعة، ولذا تبدوالسماء النجمية كما كانت تماماً قبل عام.

ولوكانت النجوم مرئية في السماء خلال النهار، لرأيت الشمس تتحرك ظاهرياً بينها نحوالشرق 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 ازدياد 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. إلى غير ذلك 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 مسقط 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 مسقط 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 مسقط شمالي لها خلال العام، وتكون في الانقلاب الشتوي في أقصى مسقط 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، أوالفلكي sidereal day، فيقيس هذا الزمن باستعمال النجوم إطاراً مرجعياً.

طول اليوم النجمي 23 ساعة و56 دقيقة و4 ثوانٍ. وهوالزمن الفاصل بين مرورين متعاقبين لمستوى الزوال بنجم معين، أوالزمن اللازم لإتمام الأرض دورة كاملة في الفضاء. أما طول اليوم الشمسي فهو24 ساعة، وهوالزمن الفاصل بين مرورين متعاقبين لمستوى الزوال بالشمس (وقت الظهيرة).

اليوم الشمسي أطول بنحوأربعة دقائق من اليوم النجمي، لأن الأرض التي تدور حول محورها، تتحرك أيضاً على طول فلكها حول الشمس. ويتعين على الأرض حتى 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 جميع 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، مسقط النجم القطبي في السماء، ثم إذا نقطة الاعتدال الربيعي، وهي النقطة الصفرية للمطلع المستقيم، تنزاح باتجاه الغرب في دائرة البروج بمعدل زهاء 50 ثانية سنوياً، أوبمعدل 30 ْ (وهذه الزاوية تضم برجاً كاملاً) جميع 2150 سنة. ومن الواضح حتى جميع المخططات النجمية تصبح قديمة بعد ذلك الوقت.

لون السماء وإضائتها

يتكون ضوء الشمس الأبيض يتكون من خليط من عدة ألوان، وضوء الشمس يظهر 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 حتى (1/2)4 البنفسجي 4000A° يتشتت أويرتد 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 إذا 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 أوالطائرات مقترباً من اللون البنفسجي. وضوء القمر يحدث نفس التأثيرات عندما تكون السماء صافية والقمر بدراً فيصبح لون السماء أزرقاً غامقاً.

سماوات مظلمة

انظر أيضا

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

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Sky.

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

المصادر

• الموسوعة العربية