علم الفلك الفيزياء الفلكية: المفهوم، والفروع، وأكثر

علم الفلك الفيزياء الفلكية: المفهوم، والفروع، وأكثر

تندرج الفيزياء الفلكية تحت علم الفضاء والفلك، والذي يُعنى بدراسة الكون عامةً سواء كانت أجسامًا تُرى بالعين المجرّدة كالنجوم والأقمار، أو لا تُرى إلا عن طريق أدوات معينة، مثل المجرّات البعيدة، وترتبط الفيزياء بالكون عن طريق دراسة قوانين الفيزياء والكيمياء المتعلقة بأي تفسير فلكي لأي جسم في الفضاء سواء كان نجومًا أو مجرّات.[١][٢]



علم الفيزياء الفلكية
تُعنى الفيزياء الفلكيّة بدراسة القوانين الفيزيائية المتعلقة بالكون وربطها مع بعضها مثل: الخصائص الفيزيائية كالكثافة، ودرجة الحرارة للكواكب، والتراكيب الكيميائية للأجرام الفلكية، وللتوضيح يقوم عالم الفضاء بجمع المعلومات حول الكون بأدواته الخاصة، أمّا علماء الفيزياء الفلكية فيأخذون هذه المعلومات ويطبّقونها على بعض القوانين ليفهموا كيفية حدوث هذه الظواهر الكونية، حيث يتم أخذ مجالات محددة من الفيزياء وربطها بالفلك مثل: الميكانيكا، والنظرية النسبيّة، وميكانيكا الكم، كما تمتلك الفيزياء الفلكية عِلمَين يشبهانها بشكل كبير، هما: علم الكواكب، والذي يختص بدراسة الكواكب والأبعاد في مجرة درب التبّانة، وعلم الكونيات الذي يقوم بدراسة تركيبة الكون والمجرّات الخارجية.[٣][٤]



أهداف الفيزياء الفلكية
من المؤكّد أن وراء كل علم يُدرس هدفًا محددًا، وقد قامت ناسا بتحديد بعض الأهداف من دراسة الفيزياء الفلكية، منها:[٥]

فهم طبيعة عمل الكون: يبحث العلماء عن أصل الكون الخاص بنا، ومن ضمن هذه الأبحاث: طبيعة الثقوب السوداء، وقوة الجاذبية، والطاقة السوداء.
فهم الطريقة التي جاءت منها الأكوان: يستكشف العلماء نظرية تطوّر الأكوان، وأصل ما بداخلها؛ فقد اقتربوا من معرفة تاريخ النجوم والأكوان من خلال البحث ودراسة تراكيب الأجسام في الفضاء. 
فهم ما إذا كنا نعيش وحدنا: يقوم العلماء برصد الكواكب في مجموعات النجوم الأخرى ويدرسونها بدقة ليحددوا ما إذا كان هنالك أجسام كونية صالحة للحياة غير كوكب الأرض، وكيف تطورت هذه الأجسام للعيش عليها، وكل ذلك من أجل معرفة ما إذا كنا وحدنا في هذا الكون. 


الفيزياء الفلكية النظرية 
أحد أنواع الفيزياء الفلكية والتي تعتمد على النماذج النظرية ونتائجها الرصدية التي تساعد العلماء في تثبيت النظرية أو دحضها، وذلك من خلال النماذج التحليلية والمحاكاة العددية الحسابية التي تكشف لنا عن ظواهر غير مرئية، لكن تعتبر النماذج التحليلية أفضل نموذج في تصوّر الظواهر غير المرئية، ومن ضمن المواضيع التي درسها علماء الفيزيائية الفلكية النظرية: تَشكيل المجرة وتطورها والنسبية العامة، وعِلم الكونيات الفيزيائي، وديناميت النجوم والتطور، وعلم الكون الوتري، بالإضافة إلى أن نظرية الفيزياء الفلكية النسبية تشكّل دورًا هامًّا في تحليل الظواهر الفيزيائية ويعود ذلك إلى قيامها بقياس خصائص الهياكل كبيرة الحجم والتي تتأثر بفعل الجاذبية.[٦]



الفيزياء الفلكية الرصدية
هو النوع الآخر من الفيزياء الفلكية التي تعتمد على مراقبة الأجرام السماوية من خلال أدوات الرصد مثل التليسكوبات، وتتم دراسة الفيزياء الفلكية الرصدية عادةً من خلال الطيف الكهرومغناطيسي والذي يتضمّن: علم الفلك البصري، وعلم الفلك الإشعاعي، وعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء، كما تشكّل دراسة الشّمس جزءًا كبيرًا في الفيزياء الفلكية الرصدية؛ وذلك بسبب إمكانية رصد الشمس ومعرفة تفاصيلها بشكل أكبر مقارنةً ببقية النجوم؛ فعند دراسة الشمس وتحليلها يتولّد لدى الإنسان فهم للنجوم الأخرى في الفضاء.[٧]



معلومات أخرى عن الفيزياء الفلكية
تاريخ الفيزياء الفلكية
تعددت نظريات الفيزياء الفلكية واختلفت وجهات النظر على مرّ العصور كما يلي:[٨]

بدأت النظريات حولها من النظرية الأرسطية التي عدّت الأجسام في السماء ومساراتها دائريّة الشكل، ليضع عالم الفلك أرسطرخس الساموسي بعدها نظرية دوران الأرض والمجموعة الشمسية حول الشمس؛ لكن تم رفضها لاعتبارها غير مشروعة،
تم اكتشاف قواعد تجريبية مثل قوانين كيبلر للحركة الكوكبية في بداية القرن السابع عشر، وفي نهاية القرن تطوّر العلم ووضع نيوتن قوانين الحركة والجاذبية؛ لتكون هذه القوانين والتفسيرات في حركة الكواكب أول ما يجمع بين الفيزياء والفلك.
اكتشف العلماء أن الأرض والشمس تشتركان في بعض التراكيب مثل الهيليوم في نهاية القرن التاسع عشر.
تطوّر العلم وقاموا بدراسة التحليل الطيفي في القرن العشرين.


علماء الفيزياء الفلكية
ازدهر علم الفيزياء الفلكية بعد القرن التاسع عشر واشتهر علماؤه، وفيما يلي بعض أبرز هؤلاء العلماء:[٩]

آرثر إدينغتون: عالم بريطاني، ويعدّ من أشهر علماء الفيزياء الفلكية في التاريخ، فقد ساهم كثيرًا في هذا العلم واشتهر في كلا المجالين: الفيزياء الفلكية النظرية، والرصدية، وبالتحديد التركيب الداخلي للنجوم، كما كان من أوائل من اهتم بدراسة النظرية النسبية.[١٠]
آني جمب كانون: عالمة أمريكية صمّاء، غيّرت من صورة الفيزياء الفلكية وساهمت في دراسة وتطوير التصنيف النجمي، وتعتبر العالمة كانون أكثر من صنّف نجومًا في التاريخ، فقد صنفت ما يقارب 350,000 نجمة، واكتشفت أنواعًا جديدة ضمّتهم لمراجعها الخاصة، كما كانت كانون قادرة على تصنيف ثلاث نجوم في الدقيقة الواحدة من خلال النظر فقط إلى نمطهم الطيفي.
ستيفن هوكينج: عالم بريطاني ومن أشهر العلماء في هذا المجال، ساهم في دراسة إشعاع الثقب الأسود والذي سُمّي من بعده بإشعاع هوكينج، كما كان العالم هوكينج أول من وضع نظرية في علم الكونيات من خلال دمج النظرية النسبية العامة وميكانيكا الكم، وبالرغم من ذلك إلا أنه لم يفز بجائزة نوبل بسبب عدم وجود أدلة تجريبية على نظرياته. 
علماء آخرون: هنالك العديد من العلماء الذين اشتهروا في هذا المجال، لكن لم يتم ذكرهم، ومن ضمنهم: كيب ثورن، وإدوين هابل، وسابرامانين تشاندراسخار، وكارل جانسكي، وفريتز زفيكي، وسيسيليا باين.


نظريات الفيزياء الفلكية
يستعين علماء الفيزياء الفلكية بمجموعة من الحسابات وعمليات المحاكاة والرصد لدراسة ومحاولة فهم الظواهر على نحو واسع، ومن الأمثلة على هذه النظريات:[١١]

ديناميكا النجوم: تشمل الفيزياء الفلكيّة ديناميكا النجوم والتي تضم كل ما يترتب من تركيب للنجوم وحركتها وتطورها، كما تعد النجوم أمرًا أساسيًّا في علوم الفيزياء الفلكية، وذلك لاعتبار النجوم بوابة رئيسية في فهم الأجسام الأخرى في الكون بشكل عام والتي تسهّل وتوفر طرق أخرى في دراسة هذه الأجسام.[١٢]
نظرية الانفجار العظيم: اشتهرت نظرية الانفجار العظيم بين علماء الفيزياء الفلكية على مر العصور، والتي تشرح كيفية بدء الكون وتشكّله بعد دراسة تناولها العلماء، واعتمدت هذه النظريّة كثيرًا على الصيغ والمعادلات الرياضية؛ وذلك لأن الأدوات المتاحة غير قادرة على معرفة تفاصيل أكثر من ذلك، ومن جهة أخرى فقد اختلف بعض العلماء معهم في هذه النظرية وفي تفسير تشكّل الكون.[١٣]
نظريات أخرى: النظرية النسبية العامة، وعلم الكونيات الفيزيائي، وعلم الكون الوتري، والمادة المظلمة في الكون، وتطور المجرّات. 

كل ما يهمك معرفته حول الأكوان المتعددة

ينتمي الكون الذي نعيش فيه إلى عدد لا نهائي من الأكوان الموجودة التي تُكون ما يدعى بالأكوان المتعددة؛ حيث أشارت الكثير من نظريات الفيزياء إلى وجود أكوان متعددة، كما تم معرفة قطر الكون المرئي المعروف باستخدام التلسكوبات؛ حيث يعادل ما يقارب 90 مليار سنة ضوئية، وبالرغم من ذلك يعد هذا الكون ليس إلا مجموعة متناهية الصغر من هذه الأكوان المتعددة، وبرزت فكرة الأكوان المتعددة في الأساس في علم الكونيات، وميكانيكا الكم، والفلسفة.[١][٢]



الأكوان المتعددة
فيما يلي أهم المعلومات حول مفهوم الأكوان المتعددة (Multiverse):[٣][٤]

يوجد هنالك عدد لا نهائي من الأكوان إلى جانب الكون المرئي الذي يتم دراسته باستمرار، حيث يشار إلى الأكوان المتعددة على أنها أكوان متوازية توجد جنبًا إلى جنب مع كوننا، واقترح الفيزيائي الروسي أندريه ليندي أنه بعد حدوث الانفجار العظيم توسع الكون بشكل سريع جدًا، حيث أدى هذا التضخم إلى نشأة أكوان متعددة عددها هائل جدًا، وأن هذه الأكوان ليس لها علاقة سببيّة مع بعضها البعض، وبالتالي فقد تطور كلٌّ منها على حدة بطرق مختلفة.[٥]
كما أن أحد الطرق المفيدة في تصنيف نماذج الأكوان المتعددة، هو الدرجة التي ترتبط بها الأكوان المقترحة من قبل النموذج؛ بمعنى أكثر وضوحًا الدرجة التي يكون بها جزءًا من نظام واحد، بحيث يتم وصفه في إطار فيزيائي رياضي محدد جيدًا، وكما تمكنوا في التسعينات من افتراض أن الكون المرئي هو عبارة عن نظام رياضي؛ من قبل كل من الفيزيائي السويدي الأمريكي ماكس تيجمارك وعالم الكمبيوتر الألماني يورجن شميدهوبر، ومن جانب الفلسفة، ظهر ما يعرف بالواقعية النموذجيّة؛ أي أن جميع العوالم الممكنة تتعايش مع الواقع المتساوي، ومن الممكن أيضًا من خلال الجاذبية الكمية أن تنشأ أكوان متعددة أكثر ارتباطًا.
يساعد علم الكونيات الدورية في فهم كيفية إنشاء الأكوان المتعددة حيث أن الانفجار العظيم أدى إلى نشأة الكون، وحدث تطور لهذا الكون بالتوسع، واستمر بالتمدد، من خلال ما يعرف بالجاذبية الكمومية، أو من خلال عمليات أخرى ليست معروفة بعد، وقد تنفصل هذه العوالم الجديدة التي نشأت عن الكون الأصلي، ومن الممكن أن يحدث اتحاد لأنواع مختلفة من الأكوان المتعددة؛ على سبيل المثال: من الممكن أن تضم الأكوان المتعددة من نوع إيفيريت(Everett-type multiverse) عوالم مختلفة كل منها يعتبر كونًا متعددًا متضخمًا إلى الأبد، أو من الممكن أن يتضخم إلى الأبد.


شرح نظرية الأكوان المتعددة
فيما يلي تفصيل لذلك:

نظرية العوالم المتعددة
من أكثر النماذج تطورًا التي تساعد في فهم نشأة الأكوان المتعددة هي فكرة التضخم الكوني؛ ذلك لأنها تستند على فيزياء واضحة مفهومة، حيث يعرف التضخم بأنه عملية افتراضية مفادها أن الكون المبكر قد تمدد بفعل الطاقة الموجودة في الفراغ بشكلٍ سريع جدًا مقارنة مع الوقت الحالي، وينتج من هذا أكوان متعددة مترابطة جدًا مكونة من مناطق تشبه إلى حد كبير الكون المرئي، واستمرار حدوث هذا التمدد سوف يؤدي إلى عدد لا نهائي من الأكوان، كما أن هناك علاقة مثيرة للاهتمام بين التضخم الكوني، ونظرية الأوتار التي سنتحدث عنها فيما بعد.[٦]



قام أيضًا هيو إيفريت في عام 1955م بوضع فكرة تقترح بأن الكون ينقسم إلى إصدارات مختلفة من نفسه عندما يواجه خيارات كمية؛ حيث أنه لا يمكن القول ليس هناك أكوان متعددة فقط لعدم القدرة على رؤيتها، وينص تفسيره للأكوان المتعددة على النحو التالي: كل انتقال كمي يحدث في كل نجم، وفي كل مجرة، وفي كل ركن بعيد من الكون يقسم عالمنا المحلي على الأرض إلى نسخ لا تعد ولا تحصى من نفسه، وجاء من بعده دويتش في عام 1977م مقتنعًا بأن تفسير العوالم المتعددة هي الطريقة الصحيحة لفهم العالم الكمي، حيث أصبح رائدًا في مجال الحوسبة الكمية معتقدًا أن وجود جهاز كمبيوتر كمي سيساعد في إثبات حقيقة تفسير العوالم المتعددة.[٧]



فيما يلي العديد من النظريات التي تدعم الأكوان المتعددة:[٨]

الأكوان اللانهائية: حيث يمتد المكان والزمان إلى الأبد، ولكن نظرًا للعدد المحدود من الطرق التي يتم فيها ترتيب الجسيمات في الزمان والمكان، فلا بد أن يبدأ التكرار في وقت معين.
الأكوان الفقاعية: استمرت بعض جيوب الفضاء في التوسع، في حين أن بعضها توقف عن التضخم بعد الانفجار العظيم، مما سمح بظهور ما يسمى بالأكوان الفقاعية المعزولة.
الأكوان المتوازية: تقترح هذه النظرية وجود أبعاد أكثر من أبعاد الفضاء الثلاثة.
ابنة الكون: حيث تقوم نظرية الكم بوصف العالم من حيث الاحتمالات، وليس بإعطاء نتائج معروفة، فالاحتمال الحالي أن الكون سوف ينتج منه كونان ابنتان: أحدهما يمينًا، والآخر يسارًا.
الأكوان الرياضية: تقوم هذه النظرية بإعطاء هياكل رياضية ممكنة للأكوان.


نظرية الأوتار
تدعى أيضًا بنظرية كل شيء؛ وذلك لأنها تمثل وصفًا لكل المواد، والقوى في صورة رياضية واحدة، حيث تم استبدال القوة، وجسيمات المادة بأوتار صغيرة تلتف بطرق معقدة، وعندما يصدر علامة معينة من سلسلة بطول معين فإنها تكتسب خصائص الفوتونات، وقد تم تفسير ما يسمى بالثوابت الأساسية مثل كتلة الإلكترون من خلال ترويض الجاذبية

(Taming gravity)، ويتم النظر الآن في العثور على طريقة ممكن من خلالها وصف طي وحركة الأوتار.[٩]



مستويات الأكوان المتعددة
تصور عالم الكونيات ماكس تيجمارك وجود أربعة أنواع من الأكوان التي تُدعى مستويات، وسنتحدث عنها فيما يلي:[١٠]

المستوى الأول: حيث يتوسع الفضاء إلى أبعد ما يمكن رؤيته، ومن الممكن أن يستمر بذلك إلى الأبد.
المستوى الثاني: حيث تتواجد أماكن لا حصر لها في العدد منفصلة بشكل دائم عن كوننا، ويملك كل منها قوانين فيزياء مختلفة عن غيرها.
المستوى الثالث: يوجد نوع فضاء يسمى فضاء هيلبرت؛ حيث توجد فيه عوالم كاملة أخرى متفرعة بشكل كبير فيه.
المستوى الرابع: اعتقد تيجمارك أنه يمكن وصف الطبيعة بشكل جيد من خلال الرياضيات؛ حيث أن كل بنية رياضية تعمل على وصف كون مادي معين.


نقد نظرية الأكوان المتعددة
تتعرّض نظريات الكون المتعدد الجيدة، والمختبرة، والتي تعترف بمستوى معين من التحقق التجريبي إلى الانتقاد؛ حيث يقال بأنّها عبارة عن تكهنات أو فلسفة، وعند الحديث عن الأكوان المتعددة فإنّه من الصعب جدًا تعريف ما هي الحياة؟ وما الذي تحتاجه، بالإضافة إلى صعوبة في مقارنة احتمالات نوع معين من الحياة تنشأ في أنواع مختلفة من الأكوان، وكما يقترح بعض نقاد الأكوان المتعددة أن الكون المرئي هو الوحيد على الإطلاق، ولكن المدافعين عن الأكوان يؤكدون أن الكون المرئي ليس إلا جزءًا من كون متعدد ببساطة.[١١]



معلومات أخرى عن الأكوان المتعددة
معلومات أخرى حول الأكوان المتعددة:[١٢][١٣]

اقترح صاحب نظرية الأوتار براين جرين وجود تسعة أنواع من الأكوان المتوازية، وهي: كون متعدد مبطن، وكون متعدد ذري، وكون متعدد غشائي، وكون متعدد دوري، وكون متعدد كمي، وكون متعدد أفقي، وكون متعدد هولوغرافي، وكون متعدد مقلد، وكون متعدد مطلق.
ساهم العديد من علماء الفيزياء في عام 1995م بإيجاد تقنيات جديدة ساعدت في تقوية المعادلات المرتبطة في نظرية الأوتار؛ حيث توصلت التقنيات إلى أن النظرية تحتوي على سبعة أبعاد وليس ستة أبعاد، وكما أكدت هذه التقنيات أن الإصدارت المختلفة الخاصة بنظرية الأوتار عبر الزمان هي متشابهة، وأطلق على نظريات الأوتار مجتمعة معًا اسم M-theory.

علم الفلك ما هو الفرسخ الفلكي؟

ما هو الفرسخ الفلكي؟

نذكر في ما يلي أهم المعلومات المتعلّقة بالفرسخ الفلكي:[١][٢]

يعرف علماء الفلك الفرسخ الفلكي على أنه وحدة قياس تستخدم لقياس المسافة، حيث تستخدم هذه الوحدة لقياس المسافات الكبيرة للنجوم والمجرات الموجودة في السماء، حيث تساوي هذه الوحدة 19 تريليون ميل، أي ما يعادل الـ 30 تريليون كيلومتر، ويساوي هذا الرقم أكثر بقليل من ثلاث سنوات ضوئية.
يعادل الفرسخ الفلكي الواحد المسافة بين كوكب الأرض وبين جرم ما في الفضاء تبلغ زاوية اختلاف منظره ثانية قوسية واحدة؛ فمثلًا إذا كان النجم بنصف زاوية قوسية من المنظر فيكون حينها على بعد فرسخ فلكي، أما إذا كان في 1/3 ثانية قوسية؛ فيكون حينها على بعد 3 فراسخ.[٣][٢]
يتكون لفظ الفرسخ الفلكي في اللغة الإنجليزية (Parsec) من مقطعين، حيث تم أخذ المقطع الأول من كلمة (parallax) وتعني زاوية، وكلمة (second) حيث تعني ثانية، فتصف الكلمة معنى الفرسخ الفلكي بشكل واضح، حيث تم اقتباس مقطعي المصطلح من هذه الكلمات لتعبر عن المعنى الحقيقي للمصطلح.


تاريخ الفرسخ الفلكي
نذكر في ما يلي أهم المعلومات التي تتعلق بتاريخ الفرسخ الفلكي:[٢]

ظهر مصطلح الفرسخ الفلكي قبل ما يقارب أكثر من مئة عام.
ظهر هذا المصطلح لأول مرة في عام 1913، وكان عالم الفلك الإنجليزي فرانك دايسون أول شخص تحدث عن الفرسخ الفلكي، حيث اعتاد الناس على سماع هذا المصطلح، واعتاد علماء الفلك على استخدامه من ذلك الوقت.


استخدامات الفرسخ الفلكي
نذكر في ما يلي أهم استخدامات الفرسخ الفكلي:[٣]

يستخدم علماء الفلك الفرسخ الفلكي من أجل قياس طول المسافات بين المجرات، والنجوم، وتحديدًا المجرات، والنجوم التي تكون بينها مسافات كبيرة جدًا.
يمكن استخدام وحدة القياس هذه من أجل قياس طول المسافة بين كوكب الأرض، وبين عدد كبير من النجوم التي تقع في السماء، وخارج المجموعة الشمسية.


وحدات أخرى للمسافات الفلكية
نذكر في ما يلي أهم الوحدات التي يستخدمها علماء الفلك لقياس المسافات الفلكية:[٣][٤]

الوحدة الفلكية: يستخدم علماء الفلك هذه الوحدة لقياس المسافات بين كواكب المجموعة الشمسية، وهي تعادل متوسط المسافة بين كوكب الأرض والشمس، وتعادل الوحدة الفلكية الواحدة 0.0000048481 فرسخ فلكي.[٥]
السنة الضوئية: يستخدم علماء الفلك هذه الوحدة من أجل قياس المسافات بين النجوم، والسنة الضوئية الواحدة تساوي المسافة التي يستطيع الضوء قطعها في الفراغ خلال سنة واحدة، وتعادل السنة الضوئية الواحدة ما يقارب 0.3066013938 فرسخ فلكي.[٦]
الكيلو بارسيك: تستخدم هذه الوحدة لقياس المسافات بين الكواكب الواقعة في مجرة درب التبانة، وبين النجوم في السماء، حيث يساوي الكيلو بارسيك الواحد 1000 فرسخ فلكي.
الميجا بارسيك: يستخدم علماء الفلك وحدة القياس تلك من أجل قياس طول المسافات بين الكواكب، والمجرات الأخرى، وتعادل الميجا بارسيك الواحدة 1.000.000 فرسخ فلكي.

ما هو علم الفلك؟ مفهومه، وفروعه، وأكثر

علم الفلك
يعد علم الفلك أول علم طبيعي في التاريخ يصل إلى مستوى عالٍ من التطور والقدرة التنبوئية، واستُنتِج هذا الأمر من نتائجه في الألفية الأولى قبل الميلاد، يرتكز النجاح الكمي المٌبكر لعلم الفلك، مقارنةً بالعلوم الطبيعية الأخرى على عدة دوافع؛ تمتعه بميزة الاستقرار والبساطة، فالشمس والقمر والكواكب والنجوم تتحرك في أنماط معقدة ولكن بانتظام دقيق، إضافةً لعَدِّه علمًا من علوم الرياضيات عند إخضاعه للمعالجة الرياضية، وبسبب ارتباط علم الفلك بالدين والفلسفة مما ساعده اجتماعيًا دون العلوم الأخرى.[١]



مفهوم علم الفلك
يعرف علم الفلك على أنه دراسة الشمس، والقمر، والنجوم، والكواكب، والمذنبات، والغاز، والمجرات، والغبار، والأجسام، والظواهر غير الأرضية الأخرى، وقد عرفتْ وكالة ناسا بأن علم الفلك هو دراسة النجوم والكواكب والفضاء، وقد ركزَ علم الفلك على ملاحظات الأجرام السماوية، وهو قريب بعض الشيء من الفيزياء الفلكية التي تتضمن دراسة فيزياء الفلك، وتركز على سلوك وخصائص وحركة الأجسام الفلكية، ويتضمن علم الفلك الحديث عن العديد من عناصر وحركات وخصائص هذه الأجسام.[٢]



وظائف وأهمية علم الفلك
هناك العديد من المهام التي يقوم بها علم الفلك، والعديد من الفوائد التي تنشأ عنه نذكر بعضًا منها كما يلي:[٣][٤]

تزويد البشرية بالمزيد من المعرفة عن الكون.
يساعد علم الفلك على التطورات التكنولوجية الحديثة المهمة في حياة الإنسان؛ كالتصوير الطبي، والإنترنت اللاسلكي، فهو أساس التقدم التكنولوجي عبر التاريخ، ويملك الكثير ليقدمه لمستقبل البشرية، عدا عن إعطائه لشعور لا مثيل له لدى الإنسان بهذه الكون الضخم والواسع.
يركز علم الفلك على ثلاثة مجالات رئيسية وهي؛ التكنولوجيا والمهارات، العلم والبحث، والثقافة والمجتمع.
يُساهم علم الفلك في التكنولوجيا والاقتصاد والمجتمع، من خلال الدفع المستمر للوسائل والعمليات والبرامج التي تتجاوز القدرة الحالية.
يُنتج التطور العلمي والتكنولوجي في علم الفلك، وخاصةً في مجالين الإلكترونيات والبصريات اللذان يعدان من ضروريات الحياة البشرية؛ كالتطبيقات الحاسوبية الشخصية، وأقمار الاتصالات، والهواتف المفتوحة، وأنظمة تحديد المواقع العالمية، والألواح الشمسية وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.
تم استخدام علم الفلك لتقدير الوقت، وتحديد الفصول، والتنقل في المحيطات ذات المساحات الشاسعة.
يحافظ علم الفلك على الجنس البشري، فمن الضروري دراسة تأثير الشمس على مناخ الأرض، وكيفية تأثيرها الطقس ومستويات المياه وغيرها من الأمور الأساسية لاستمرار الجنس البشري.
يساعد علم الفلك الذي يتضمن رسم خرائط لحركة جميع الكائنات في النظام الشمسي، في التنبؤ بالتهديدات المتوقعة من الفضاء على كوكب الأرض، فهذه الأمور تساهم في تغييرات كبيرة في هذا العالم.
تُستخدم أرصاد النجوم ونماذج الغلاف الجوي النجمية للتمييز بين أعمدة الصواريخ والأجسام الكونية.
تُستخدم أرصاد التوزيعات النجمية في السماء، والتي تُستخدم لتوجيه التلسكوبات ومعايرتها، في مجال هندسة الطيران.
تعتمد أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على الأجسام الفلكية، مثل الكوازارات والمجرات البعيدة ، لتحديد المواقع بدقة.
تتم مراقبة اندماج البلازما والذي يوصف بحالته المقبولة عند اندماج نواتان ذريتان خفيفتان لتشكيل نواة أثقل، والذي يمكن السيطرة عليه للحصول على طاقة آمنة ونظيفة، من خلال وسائل التكنولوجيا المصممة لتصوير الأشعة السينية في تلسكوبات الأشعة السينية.
يمكن أن تساهم الأساليب الفلكية في إيجاد أنواع جديدة من الوقود الأحفوري، ولتقدير إمكانية وجود مصادر جديدة للطاقة المتجددة.
صور العلماء المختصين بعلم الفلك الراديوي طريقة تستعمل كوسيلة غير جراحية للكشف عن الأورام، والتي تتيح معدل اكتشاف إيجابي حقيقي بنسبة 96 ٪ في مرضى سرطان الثدي.
طورت وكالة ناسا المختصة بعلم الفلك؛ الماسح الضوئي ذو الأشعة السينية المنخفضة، والذي يتم استخدامه في جراحة العيادات الخارجية، والإصابات الرياضية، وتم استخدامه للكشف عن تلوث بعض حبوب الأدوية.
تساعد البرامج المُعالجة لصور الأقمار الصناعية المأخوذة من الفضاء، الباحثين الطبيين في إنشاء طريقة بسيطة لإجراء فحص واسع الحدود لمرض الزهايمر.
تساعد التطورات الحاصلة في علم الفلك خبراء الفضاء في اكتشافاتٍ متغيرة باستمرار، إضافةً لاستكشاف الكواكب القريبة والنجوم البعيدة والمجرات المختلفة بالتعاون مع مجالات علمية أخرى.
يعد علم الفلك أمرًا هامًا في حياتنا اليومية، فهنالك العديد من الأمور التي يواجهها البشر يوميًا مشتقة من تقنيات فلكية، كالشبكة اللاسلكية، والأشعة السينية المستخدمة في المطارات، ومقياس طيف أشعة غاما في الأصل لتحليل التربة القمرية لاستكشاف الضعف الهيكلي للمباني التاريخية أو للبحث خلف الفسيفساء الهشة دون أن يتم خرابها، وتعد جميع المشاهد التكنولوجية الدقيقة في الحياة اليومية قد قُدمت من قبل علم الفلك.[٣]
يساهم علم الفلك مساهمةً كبير في مجال الطب، إذّ يساهم البحث الفلكي في عالم الطب بتطوير مناطق معقمة تمنع الغبار أو أي عوالق تلصق وتعيق الرؤية في الأدوات الموجودة في التلسكوبات والتي تستخدم في علم الفلك، إضافةً لاستخدام البصريات التكيفية المستخدمة في علم الفلك لتصوير الشبكية عند المرضى الأحياء لدراسة أمراض مثل الضمور البقعي والتهاب الشبكية الصباغي في مراحلها المبكرة.[٣]


فروع علم الفلك
علم الفلك النظري
فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بعلم الفلك النظري:[٥]

يتم تطوير علم الفلك في هذا الفرع من خلال العمل النظري، ومن أحدث بيانات الرصد؛ تتم محاولة استخراج جوهر مختلف الظواهر الفلكية المعقدة.
تستخدم الأوراق والأقلام وأجهزة الحواسيب أثناء إجراء الأبحاث في هذا الفرع من علم الفلك.
قد يتطلب هذا العلم بين الحين والآخر التلسكوب لإثبات نظرية.
تتنوع الأجسام التي يتناولها هذا الفرع؛ كالأقمار، والكواكب، والنجوم، والبلازما الفضائية، والمجرات، وعناقيد المجرات، ونواة المجرات النشطة، والتركيبات الكبيرة للكون، والكون نفسه.
يعتمد هذا الفرع من فروع علم الفلك على المحاكاة العددية، إذ تساعد على التحقيق في الظواهر الفلكية بالتفصيل، وتتم باستخدام أحدث الحواسيب في العالم.


علم الفلك غير النظري (الرصدي)
فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة به:[٦][٧]

يعتمد هذا الفرع من علم الفلك على الملاحظة والمراقبة والمشاهدة.
تتضمن مجموعة علم الفلك الرصدي ملاحظات متعددة الأطوال الموجية باستخدام تلسكوبات أرضية، وتلسكوبات فضائية، للحصول على بيانات من أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والبصرية، وأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.
يتضمن علم الفلك مجموعة متعددة من عناصر الرصد، بدافع استخراج المعلومات الكمية المتعلقة بالخصائص الأساسية للأنظمة الفيزيائية الفلكية.
يستخدم على الفرع من علم الفلك برامج مراقبة روتينية بين التحليل الطيفي والتصوير، للوصول إلى البيانات الأساسية عن الأجسام الفلكية الهامة، إذّ تنتج الصور خرائط الكثافة، وعند الحصول عليها.
يتم الحصول المعلومات باستخدام مرشحات النطاق العريض، فإنها تؤدي إلى مقاييس أساسية لتغيير مصدر النقطة وتوزيعات الطاقة الطيفية، بينما تنتج الأجسام الممتدة توزيعات كثافة وخصائص المادة الباريونية.


الحقول الفرعية لعلم الفلك
هنالك أربعة مجالات فرعية لعلم الفلك ندرجها كالآتي بتعريف بسيط عنها وفيما تختص:[٨]

الفيزياء الفلكية: ظهرت الفيزياء الفلكية على أنها تخصصٌ علمي في أوروبا، في منتصف القرن التاسع عشر، وتركز الفيزياء الفلكية على رصد وتسجيل البيانات باستخدام التلسكوبات وغيرها من المعدات الفلكية لمراقبة الأجرام السماوية، إضافةً للفيزياء الفلكية النظرية المختصة بإنشاء نماذج نظرية ومعرفة آثار وعواقب تلك النماذج، وتعد فرع من فروع علم الفلك الذي يطبق قوانين الفيزياء لشرح ولادة وحياة وموت الأشياء في الكون، وترتبط ارتباطًا وثيقًا مع علم الفلك وعلم الكونيات.
قياس الفلك: يركز هذا المجال على القياس الدقيق لمكان تواجد النجوم والأجرام السماوية الأخرى وتحركها في الفضاء، وهي أقدم طريقة علمية مستخدمة لرسم خرائط واكتشاف مواقع وحركات الكواكب خارج المجموعة الشمسية، يمكن أن تحصل القياسات الفلكية على معلومات هامة للغاية عن حركات وأصل النظام الشمسي ودرب التبانة، إضافةً لتحديد توزيع المادة المظلمة في المجرة.
علم الفلك (جيولوجيا الكواكب\ الجيولوجيا الخارجية): وهو العلم الأصلي لعلوم الأرض، ويتشابهه معها لحد كبير، ولكنه مختص بالأجسام الأخرى في النظام الشمسي، يركز هذا المجال على الصخور والتضاريس الخاصة بالكواكب وأقمارها وكويكباتها ومذنباتها ونيازكها، ويبحث في البنية الداخلية للكواكب الأرضية، إضافةً لمراقبة البراكين وتدفقات الحمم البركانية وحفر الصدمة والصدع الوديان ونشاط الرياح على هذه الكواكب، يساعد هذا المجال العلماء في فهم تطور الأرض بشكل أفضل مقارنة مع جيرانها في النظام الشمسي.
علم الأحياء الفلكي: يبحث هذه المجال في الحياة الخارجية للأرض، ويعد دراسة تبحث في أصل الحياة وتطورها وتوزيعها ومستقبلها في الكون، ويبحث برنامج البيولوجيا الفلكية الحالي التابع لوكالة ناسا أجوبة لثلاثة أسئلة رئيسية وهي؛ كيف تبدأ الحياة وتتطور؟ هل توجد حياة خارج الأرض، وإذا كان الأمر كذلك، فكيف يمكننا اكتشافها؟ ما هو مستقبل الحياة على الأرض وفي الكون؟، وهذا العلم هو مجال مبتدئ متطور تطورًا كبيرًا في نشأته.


الفرق بين علم الفلك وعلم التنجيم
فيما يلي بعض الفروقات بين علمي الفلك والتنجيم:[٩][٤]

يوجد العديد من الجذور المشتركة بين هذين العلمين، ولكن تعد العناصر المتناولة في دراسة كلا العلمين هي الفارق الرئيسي بينهما؛ فعلم الفلك يدرس الكون ومحتوياته خارج الغلاف الجوي للأرض ويتناول علماؤه مواضع وحركات وخصائص الأجرام السماوية، بينما يسعى علم التنجيم لدراسة كيفية تأثير تلك المواقف والحركات والخصائص على الأشخاص والأحداث على الأرض.
يقتدى بعلم الفلك بعدِّه تقريرًا منطقيًا ودليلًا علميًا لتأكيد الفرضيات المتعلقة بالكون وفي بدايته، أمّا علم التنجيم فيعتمد على رسم مخططات النجوم والبحث على أدلة ذاتية لتنبؤاتهم حول حياة الفرد والأساليب المتبعة في تعاملهم.
يضم علم التنجيم أساليب البحث العلمية؛ كاستخدام بعض مجالات الرياضيات ومخططات معقدة ومصطلحات محددة، ولكن دون اتباع منهج منطقي، بل يقدرون بعض الاحتمالات التي تدرس بدقة ويمكن التحكم بها، على غرار علم الفلك الذي يجري وِفق أساسيات واضحة ثابتة ومنطقية.
هنالك إشكالية بشأن عدّ علم التنجيم علمًا حقيقيًا، بسبب الأفكار المحورية الخاصة به والمستنبطة من مجالات لا تعتمد على المنطق، ولكنه يضم بعض عناصر العلم الحقيقي كالرياضيات والرسوم البياني، ولكنها تعتمد أيضًا على المزاعم التي تدور حول إستراتيجيات الطاقة كاليوجا وفينج شوي وهي لا تنتسب لأي تفكير منطقي، ولكن علم الفلك هو علم حقيقي ملموس يقوم بدوره في تطوير العالم والكون من خلال فهم البشرية لتفاصيل المجرات.