اَختَرشناسی، ستاره‌شناسی یا نجوم به دانشِ بررسی موقعیت، تغییرات، حرکت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی «پدیده‌های آسمانی» ازجملهستاره‌ها، سیاره‌ها، دنباله‌دارها، کهکشان‌ها و پدیده‌هایی مانند شفق قطبی و تابش زمینهٔ کیهانی گفته می‌شود که منشأ آنها در خارج از جوّ زمیناست. اخترشناسی با رشته‌هایی همچون فیزیک، شیمی و فیزیکِ حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشتهٔ کیهان‌شناسی (پیدایش و تکامل عالم) ارتباط نزدیکی دارد.اگر فقط ستاره‌ها مطالعه شوند به آن اخترشناسیِ ستاره‌ای گفته می‌شود.

اخترشناسی یکی از قدیمی‌ترین علوم است. اخترشناسان در تمدن‌های اولیهٔ بشری به‌دقت آسمان شب را بررسی می‌کردند و ابزارهای سادهٔ اخترشناسی از همان ابتدا شناخته‌شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران اخترشناسی جدید آغاز شد.

در قرن بیستم، رشتهٔ اخترشناسی به دو رشتهٔ اخترشناسی رصدی و اخترشناسی نظری تبدیل شد. در اخترشناسی رصدی به‌دنبال گردآوری داده‌ها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در اخترشناسی نظری به‌دنبال کسب اطمینان از صحت نتایج به‌دست‌آمده از مدل‌های تحلیلی و تحلیل‌های کامپیوتری هستیم. این دو رشته یکدیگر را تکمیل می‌کنند؛ به این ترتیب که کار اخترشناسی نظری ارائه شرحی بر رصدها و وظیفه اخترشناسی رصدی اثبات عملی نتایج پیش‌بینی‌شده در نظریه‌هاست. با استفاده از یافته‌های اخترشناسی می‌توان نظریه‌های بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد. در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشف‌های مهم اخترشناسی نقش داشته‌اند و اخترشناسی یکی از محدود رشته‌هایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیده‌های گذرا و محلی امیدوارکننده، ظاهر شده‌اند. علم اخترشناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع‌بینی یا اخترگویی) مقایسه کنیم چراکه در طالع‌بینی یا اخترگویی اعتقاد بر آن است که امور انسان‌ها با موقعیت اجرام سماوی در ارتباط است. اگرچه اخترشناسی و طالع‌بینی یا اخترگویی دو رشته‌ای هستند که منشأ یکسانی داشته‌اند اما بیشترِ اندیشمندان بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شده‌اند و تفاوت‌های بسیاری بین آنها وجود دارد.

انقلاب علمی

طی دوران رنسانس، نیکلاس کوپرنیک مدل خورشید محوری را برای سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) پیشنهاد کرد. گالیلئو گالیله و یوهانس کپلر پیشنهاد وی را بسط داده و آن را اصلاح کردند. گالیله تلسکوپ را اختراع کرد تا بتواند مشاهدات خود را به صورت دقیق تری انجام دهد.

کپلر اولین کسی بود که با بیان اینکه خورشید در مرکز قرار دارد و بقیه سیاره‌ها به دور آن می‌چرخند مدل تقریباً کاملی را ارائه کرد. با این وجود کپلر نتوانست برای قوانینی که ارائه نمود نظریه‌ای تهیه کند. در نهایت ایزاک نیوتن با ارائه مکانیک سماوی و قانون گرانش حرکت سیاره‌ها را توصیف کرد. نیوتن مخترع تلسکوپ بازتابی است.

کشفیات جدید باعث شد که ابعاد و کیفیت تلسکوپ بهبود بیابد. نیکلاس لوییس لاسیل نقشه‌های بیشتری از موقعیت ستارگان در فضا را ارائه نمود. ویلیام هرشل نقشه گسترده‌ای از خوشه‌های سماوی و تهیه کرد و در سال ۱۷۸۱ توانست سیارهٔ اورانوس را کشف کند که اولین سیاره کشف شده توسط انسان محسوب می‌شود. در سال ۱۸۳۷ برای اولین بار فردریش بسل فاصله ستاره ۶۱ دجاجه را مشخص کرد.
در قرن هجدهم و نوزدهم میلادی، توجه دانشمندانی چون لئونارد اویلر، الکسیس کلاد کلایرات و ژان دالمبر به مسئله سه جسمی باعث شد پیش بینی‌های دقیق تری در مورد حرکت ماه و ستارگان انجام شود. ژوزف لویی لاگرانژ و پی‌یر سیمون لاپلاس این کار را تکمیل کردند و میزان انحراف اقمار و سیاره‌ها از وضعیت اصلی‌شان را تخمین زدند.

با اختراع طیف‌سنج و عکاسی افق‌های جدیدی به روی اخترشناسی باز شد. در طی سال‌های ۱۸۱۴ و ۱۸۱۵ یوزف فون فراونهوفر در طیف نور خورشید حدود ۶۰۰ نوار را مشاهده کرد و در سال ۱۸۵۹، گوستاو کیرشهف این نوارها را به حضور عناصر مختلف در جو خورشید نسبت داد. معلوم شد که بقیه ستارگان به ستاره منظومه شمسی (خورشید) شباهت زیادی دارند اما در ابعاد مختلف و با دماها و عناصر درونی متفاوتی دیده می‌شوند. قرار داشتن زمین در کهکشان راه‌شیری، به عنوان مجموعه‌ای از ستاره‌ها و سیاره‌ها، در قرن بیستم کشف گردید و هم‌زمان وجود دیگر کهکشان‌های خارجی در فضا تأیید شد و بلافاصله پدیده انبساط جهان عامل اصلی وجود فاصله زیاد بین زمین و دیگر کهکشان‌ها اعلام شد.

همچنین در اخترشناسی مدرن وجود اجرام خارجی زیادی مانند اختروشها، و کهکشان‌های رادیویی را تأیید کرد و با استفاده از این مشاهدات نظریه‌های فیزیکی ارائه نمود که برخی از آنها این اجرام را براساس اجرام دیگر مانند ستاره‌های نوترونی و سیاهچاله‌ها توصیف می‌کنند.کیهان‌شناسی فیزیکی در طی قرن ۲۰ میلادی پیشرفتهای زیادی را تجربه کرد و نظریه مهبانگ (بیگ بنگ یا انفجار بزرگ) براساس شواهد کشف شده در علوم اخترشناسی و فیزیک مانند تابش زمینه‌ای ریزموج کیهانی، قانون هابل و هسته‌زایی مه‌بانگ قوت یافت.

 

فهرست مطالب:

فصل اول: مکانیک سماوی

مختصات استوایی یک ستاره

مختصات یک ستاره به کمک زوایای سمت و ارتقاع

مشاهدات روزانه از حرکت اجرام آسمانی

حرکت ظاهری روزانه خورشید

حرکت ظاهری سالانه خورشید

مدل های منظومه شمسی

توجیه حرکت های ظاهری در مدل بطلیموسی

مدل کپرنیکی منظومه شمسی

و…

فصل دوم: منظومه شمسی

منظومه شمسی در مرایا

مرحله نهایی تشکیل منظومه شمسی

فاصله سیارات و قاعده تیتوس – بد

فاصله سیارات از خورشید بر حسب فاصله زمین از خورشید

تقسیم بندی سیارات

قمرها و حلقه ها

جدول اطلاعات سیارت

دنباله دارها

سیارک ها

اتمسفر سیارات

و…

فصل سوم: دینامیک زمین

زمان نجومی

شبانه روز نجومی و خورشیدی

میل محوری زمین و پیدایش فصول

علایم قراردادی صور فلکی

رقص محوری زمین

دلایل حرکت مداری زمین

اثر ابیراهی

اختلاف منظر ستاره ای

محاسبه فاصله ستاره بر حسب واحد نجومی

اثر دوپلر

آثار جزر و مدی نیروی گرانش

حد روچ یک سیاره

و…

فصل چهارم: سیستم زمین ماه

ابعاد

ویژگی های سیستم زمین ماه

ساختار لایه ای زمین

زمین ار درون و بیرون

عوارض سطحی زمین

اتمسر زمین

محاسبه فشار اتمسفر

کمربندهای ون آلن

شفق قطبی

و…

فصل پنجم: سیارات خاکی

ویژگی های سیاره عطارد

پریود گردشی و چرخشی تیر

اشکال سطحی تیر

میدان مغناطیسی تیر

ساختار تیر

سیاره ناهید

حرکت های ناهید

سطح بازالتی ناهید

میدان مغناطیسی ناهید

سیاره مریخ

ویژگی های مداری مریخ

میل محوری، آلبیده و دمای سطحی

فشار جو و ترکیب اتمسفر

و…

فصل ششم: سیارات مشتری گونه

سیاره مشتری

ویژگی های سیاره مشتری

میل محوری و تعداد قمرهای مشتری

حلقه های مشتری

ساختار درونی مشتری

سیاره کیوان

ویژگی های کیوان

آبی یودن نیم کره شمالی

ساختار درونی کیوان

حلقه های کیوان

سیاره اورانوس

ویژگی های مداری اورانوس

ویژگی های فیزیکی اورانوس

ترکیب اتمسفر اورانوس

ساختار اورانوس

و…

فصل هفتم: قمرها و حلقه ها

ویژگی های قمرهای مشتری

ویژگی های فیزیکی

اقمار گالیله ای مشتری

ویژگی های گانیمد

ساختار گانیمد

ویژگی های گالیستو

قمر اروپا

قمر آیو

ویژگی های مدار آیو

ویژگی های فیزیکی آیو

تیتان

سیارک ها

و…

فصل هشتم: خورشید یک ستاره مدل

سیر تحول خورشید

ویژگی های خورشید

ویژگی های فیزیکی

ویژگی های چرخشی

ساختار خورشید

ویژگی های هسته

ناحیه تشعشع

شید سپهر

اتمسفر خورشید

ناحیه دمای پایین

و…

فصل نهم: ساختار و تحول ستارگان

نور ستارگان تنها وسیله ارتباطی

نمودار H-R

مطالعه آماری ستارگان

سیستم های ستاره ای

قدر ظاهری

قدر ظاهری برخی از اجرام آسمانی

و…