القمر

اسم يطلق على الجرم التابع للأرض، كما يطلق أحيانا على الأجرام الأخرى التي تدور حول كواكب المجموعة الشمسية. ويبلغ قطر القمر حوالي (3480) كيلومترا أي ربع قطر الأرض تقريبا، كما أن حجم القمر يوازي واحدا على خمسين من حجم الأرض تقريبا. وتزيد كتلة الأرض على كتلة القمر بحوالي (81) مرة. لذا فإن معدل كثافة القمر يبلغ ثلاثة أخماس كثافة الأرض، ويبلغ معدل الجاذبية على سطح القمر سدس الجاذبية الأرضية ، ولا يوجد ماء على سطح القمر ولا غلاف جوي، وليس به مناخ يغير من سطحه، إلا أنه بالرغم من ذلك ليس خاملا تماما.
ويتحرك القمر حول الأرض على مسافة يبلغ متوسط بعدها عن الأرض (384,403) كيلومترا وبسرعة يبلغ متوسطها (3700) كيلومترا في الساعة. ويتم القمر دورة كاملة حول الأرض في مدار بيضاوي في فترة تبلغ 27 يوما و7 ساعات و43 دقيقة و11,5 ثانية قياسا بالنجوم.
وتستغرق دورة انتقال القمر من طور إلى طور آخر مشابه أو بمعنى آخر مرور شهر قمري مدة 29 يوما و12 ساعة و44 دقيقة و2,8 ثانية. ويدور القمر حول محوره مرة في مدة تعادل تقريبا المدة التي يستغرقها في دورانه النجمي، وهذا هو السبب في الحقيقة التي مؤداها أن جزءا واحدا من القمر هو الذي يواجه الأرض دائما. وبالرغم من أن القمر يبدو لأعيننا لامعا دائما، إلا أنه لا يعكس في الفضاء إلا نسبة 7% من الضوء الواقع عليه، وتشبه نسبة الانعكاس هذه نسبة انعكاس غبار الفحم.
وتتفاوت درجات الحرارة على سطح القمر تفاوتا كبيرا ما بين الارتفاع والانخفاض حيث تبلغ درجة الحرارة في الظهيرة أقصاها فتصل إلى (127ْ) مئوية بينما تبلغ أدنى معدل لها ألا وهو (-137ْ) مئوية قبيل الفجر.
أطوار القمر
يبدو القمر في أطوار مختلفة على نحو تدريجي حيث يتحرك في مداره حول الأرض. ويكون أحد نصفي القمر دائما مقابلا لضوء الشمس تماما. فبينما يكون أحد نصفي الكرة الأرضية نهارا يكون الآخر ليلا. وتعتمد الأطوار التي يمر بها القمر على مقدار ما يُرى من النصف المضيء في أي وقت من الأوقات. ففي طوره المسمى بـ'الهلال' يبدو وجه القمر معتما تماما. ثم يمر القمر بطوره الأول بع د أسبوع ليشبه نصف دائرة منيرة. وبعد أسبوع آخر يظهر القمر بدرا مكتمل الضوء، وبعد أسبوع آخر يأتي الطور الأخير للقمر فيبدو في شكل نصف دائرة مرة أخرى. وهكذا تتكرر هذه الدورة مع كل شهر قمري. ويكون القمر بدرا عندما تكون المسافة بينه وبين الشمس أبعد من المسافة بينه وبين الأرض. ويكون هلالا عندما يكون أقرب للشمس. وعندما يزيد الجزء المضيء منه على النصف يكون القمر محدوبا. ويكون القمر محاقا عندما يتحول من طور البدر إلى طور الهلال ثم يبدأ الجزء المضيء في الزيادة مرة أخرى عند تحوله إلى طور التمام المسمى بدرا.
وفي القرن السابع الهجري / الثالث عشر الميلادي أثبت مؤيد الدين العرضي السبب 'في كون المضيء من جرم القمر يرى تارة هلاليا وتارة نصف دائرة أخرى ذا حدبتين، وتارة ممتلئا بالنور وأخرى لا يرى أصلا' فيقول في كتابه الهيئة : 'لما كان نور القمر مستفادا من ضوء الشمس، وكان المخروط المحيط بالقمر والشمس حين يكون القمر في أعظم أبعاده من الأرض لا يتجاوز رأسه مركز الأرض... [فإن] المخروط البصري المحيط بجرم القمر في هذا البعد أقصر من المخروط الحادث من ظل القمر في وقت الكسوفات الشمسية لأن رأس مخروط ظل القمر ينتهي إلى مركز الأرض إذا كان جرم القمر في ذروة التدوير. وأما إذا كان على نقطة أخرى فإن رأس هذا المخروط يتجاوز مركز الأرض، ورأس المخروط البصري دائما أصغر من مخروط ظل القمر. فأما مخروط ظل القمر فقطعة من المخروط المحيط بجرمي الشمس والقمر. وقاعدة مخروط ظل القمر هي الفصل المشترك بين المستضيء من جرم القمر والمظلم منه، وهو الذي لا يقع عليه شيء من شعاع الشمس وقوعا أوليا. وهذا المخروط ومخروط البصر المحيط بجرم القمر متى انطبق سهم أحدهما على سهم الآخر كان كسوف أحد النيرين. فإن كانت نقطتا رأسيهما مما يلي مركز العالم، كان كسوفا شمسيا كليا، لأن مخروط ظل القمر يستغرق مخروط البصر في داخله، لأن رأس مخروط ظل القمر مركز العالم ورأس مخروط البصر سطح الأرض. وإن كانا متقابلين انكسف القمر لأن مخروط البصر يكون قد حازه مخروط ظل الأرض في داخله. لأن المستدق من ظل الأرض في أبعاد القمر المسمى بدائرة الظل أعظم من جرم القمر الذي هو قاعدة مخروط البصر بكثير. وجرم القمر في هذا الحالة لا يقع عليه شيء من شعاع الشمس وقوعا أوليا، فيظلم لأنه غير مضيء من ذاته، لكنه يقع على سطحه من الأضواء الثواني التي تصل إليه من الشعاعات المحيطة بمخروط ظل الأرض. فلذلك يرى لونه تارة كلون النحاس الأصفر وتارة يرى لونه على غير ذلك، لاختلاف الأضواء الثواني المنعكسة إلى سطحه من الأجزاء المستضيئة من كرة الهواء إلى سطحه فيرى في سطحه الذي يلينا بعض الإضاءة. وحاله هذه تخالف حاله عند المقارنة بالشمس، لأن الأضواء الثواني التي تصل إليه إنما ترجع إلى سطحه على زوايا حادة، وفي الحالة الأولى على زوايا منفرجة. والخطوط المحيطة بالمنفرجة أقرب إلى الاستقامة من التي تحيط بالحادة، فتكون الأضواء الواصلة من طريق الزوايا المنفرجة أقوى من التي تصل من طريق الزوايا الحادة، لأن أصدق الأضواء وأقواها الواصلة على الخطوط المستقيمة من جرم النير. وأيضا فإن ظلمة الليل معينة على بصر الأشياء الضعيفة النور، وضوء النهار بالعكس من ذلك. ولذلك لا ترى الكواكب بالنهار ولا يرى للسرج والشمع إذا أوقدت في الشمس نور، بل يرى لشكلها ظل في مقابلة الشمس لغلبة ضوء الشمس على ضوئها. وفي الاجتماع تكون رؤية القمر بالنهار، وفي الكسوفات القمرية تكون رؤيته بالليل. فلذلك يرى جرم القمر في كسوفات القمر ولا يرى في الاجتماعات. ولما كان البصر كما قلنا لا يدرك التحديب الذي في سطح القمر لبعده، فلذلك يرى ما يحيط به من جرم القمر سطحا مستويا. فإن كان ممتلئا بالنور رئي دائرة مضيئة مستوية. وإن لم يواجهنا شيء من المستنير فلا نراه لظلمته. وإن واجهنا فلا يخلو إما أن يكون بجميع المستنير أو ببعضه. فإن كان الأول اتحد السهمان وتقابل رأسا المخروطين فيرى بدرا. وإن كان الثاني فرؤية المستنير من سطحه حينئذ تكون على ثلاثة أضرب: هلاليا، ونصف دائرة وذا حدبتين. فالأول منها يكون قطب دائرة قطب قاعدة ظل القمر داخل قاعدة مخروط البصر. والثاني منها حين يكون على محيطها. والثالث حين يخرج منها'.
ولا يستطيع أي مشاهد للقمر بحال من الأحوال أن يرى أكثر من 50% من إجمالي سطح القمر. إلا أنه يمكن رؤية نسبة 9% إضافية من وقت إلى آخر حول الحافة الظاهرة بسبب الحركة النسبية التي يطلق عليها 'ميسان'. ويعزى هذا إلى الفروق الطفيفة في زاوية الرؤية من الأرض إلى المواضع المختلفة نسبيا من القمر حيث يدور في مداره البيضاوي.

سطح القمر
كان الاعتقاد السائد قديما أن الأجزاء المعتمة على وجه القمر ما هي إلا محيطات، أما الأجزاء الساطعة من القمر فهي القارات. وقد أسفرت عمليات الرصد والاستكشافات الحديثة للقمر عن الوصول إلى معلومات شاملة ومحددة عن القمر. ومنذ عصر النهضة كشفت أجهزة التليسكوب النقاب عن كم هائل من التفاصيل المتعلقة بالقمر. كما أسهمت سفن الفضاء القمرية في مزيد من الإثراء لتلك المعلومات. ومن بين الملامح التي أمكن تمييزها على سطح للقمر فوهات البراكين وسلاسل الجبال والسهول أو المناطق المعتمة والصدوع والقبب والوديان الضيقة والأشعة الصادرة. وقد بلغ عرض أكبر فوهة بركان على سطح القمر وتدعى 'بيلي' حوالي (295) كيلومترا، بينما يقدر عمقها بنحو (3960) مترا. ويقدر اتساع أكبر البحار الموجودة على سطح القمر ويدعى 'إمبريم'حوالي 1200 كيلومترا. ويبلغ ارتفاع أعلى قمم الجبال القمرية الواقعة ضمن سلاسل 'لايبنيتس' و'دورفيل' بالقرب من القطب الجنوبي للقمر (6100) مترا مقارنة بجبال الهيمالايا الموجودة في الأرض. وقد تم التعرف على فوهات البراكين الصغيرة التي قد يصل عرضها إلى (1,6) كيلو مترا عن طريق عمليات الرصد التليسكوبي. وهناك قدر كبير من الجدل حول أصل فوهات البراكين القمرية، غير أن أحدث البراهين تشير إلى أن كل فوهات البراكين القمرية تقريبا قد تكونت بفعل انفجارات الأحجار النيزكية المتناهية السرعة أو الكويكبات الصغيرة التي وقع أغلبها في الحقبة الأول من التاريخ القمري، حيث كان النظام الشمسي لا يزال يحوي مثل هذه الشظايا، غير أن بعض فوهات البراكين والوديان والقبب يظهر عليها من المعالم ما يؤكد عزوها إلى أصل بركاني.

الأزياج الفلكية

الأزياج جمع: زيج. وهي جداول فلكية خاصة تبين مواقع النجوم وحركتها عبر الفصول والسنين بالحسابات الرياضية. وقد ورث العرب هذا الفن عن اليونان والسريان وترجموا ما وضع فيه من أزياج وقاموا باختباره عمليا وانتقدوه. وبدأ علماء الفلك المسلمون في عمل أزياج جديدة لمواقع النجوم وحركاتها، وساعدهم على القيام بهذه المهمة تشييد المراصد والقيام بأعمال الرصد للنجوم مستعينين بآلات الرصد الفلكية التي أعدها الأقدمون وبآلات جديدة اخترعها الفلكيون المسلمون.
ومن أشهر الأزياج الفلكية تلك الأزياج التي نسبت لصانعيها وهي: زيج الفزاري، وهو من أوائل الأزياج العربية، و الفزاري هو أول مَن صنع أسطرلابا ، وزيج الخوارزمي، وقد أنجزه الخوارزمي في خلافة المأمون، وأزياج المروذي الثلاثة: زيجه المعروف بزيج حسب الحاسب، والزيج المأموني على مذهب السند الهند، والزيج الممتحن وهو أشهر أزياجه الثلاثة، وقد أشاد به البيروني في كتبه. وهناك الزيج الصغير المعروف بالشاه، وزيج البلخي وقد صنعه أبو زيد البلخي على مذهب الفرس، وزيج البتاني الذي أثبت فيه البتاني الكواكب الثابتة، وزيج جمال الدين بن محفوظ البغدادي، والزيج الذي صنعه الهمداني وسمى باسمه: زيج الهمداني، وقد اعتمد عليه أهل اليمن، وزيج كوشيار الجيلي وله زيجان آخران هما: الزيج الجامع، واللامع من أمثلة الزيج الجامع. وهناك الزيج الشامل للبوزجاني ، والزيج الكبير الحاكمي لابن يونس ، والزيج السنجري للخازن ، والزيج الملكشاهي لعمر الخيام، والزيج الشاهي لركن الدين خورشاه، وقد لخصه اللبودي وسماه: الزيج الزاهي.
وهناك أزياج أخرى كثيرة وضعها علماء مسلمون آخرون لا إبداع يذكر فيها فقد كانت شروحا أو تعليقات أو اختصارات مدرسية، وأشهر الأزياج على الإطلاق التي وضعها الفلكيون المسلمون الزيج الإيلخاني لأولغ بك ، وكان هذا الزيج ثمرة كبرى للأعمال الفلكية في مرصد سمرقند وهو مرتب على أربعة مقالات: في التواريخ، وفي سير الكواكب ومواضعها طولا وعرضا، وفي أوقات مطالع النجوم، وفي باقي أعمال النجوم الأخرى.
وقد أصلح هذا الزيج ما ك ان قبله من نقص للأزياج السابقة، وبعده توجهت شروح الفلكيين وتلخيصاتهم إلى الزيج الإيلخاني فقد ذاعت شهرته وعرف العلماء المسلمون فضله ودقته. وبعد مرور حوالي ثلاثة قرون تبين نقص الزيج الإيلخاني وظهر الخلل في ضبطه بظهور فرق نحوا من ساعتين من الزمن نتيجة لتغير مواقع النجوم. وقد ظهر هذا الفرق من عمل كاسيني في عهد الدولة العثمانية في القرن الحادي عشر / السابع عشر عندما قاس دخول الشمس في نقطة الحمل، وفي الكسوف والخسوف، وعندما استخدم آلات فلكية جديدة. وكان مرور الزمن هو السبب نفسه في تعدد الأزياج الإسلامية من بلد إلى بلد ومن زمن إلى زمن.

الأرض

ثالث كواكب المجموعة الشمسية بعدا عن الشمس ، والكوكب الخامس من حيث القطر في هذه المجموعة. وتبلغ أقل مسافة بين الأرض والشمس حوالي (149.503.000) كيلومتر. والأرض هي الكوكب الوحيد المعروف الذي توجد به حياة على الرغم من أن الكواكب الأخرى يوجد بها غلاف جوي بل وتحتوي على الماء.
ولا يمكن وصف الأرض بأنها كرة تامة ولكنها تميل إلى أن تشبه شكل الكمثرى. وقد أثبتت الحسابات التي أجريت على الاضطرابات التي تحدث في مدارات الأقمار الصناعية أن الأرض كرة غير تامة حيث أن خط الاستواء ينتأ أو يبرز بحوالي (21 كيلومتر) بينما ينتأ القطب الشمالي مسافة (10) أمتار، أما القطب الشمالي فينكمش حوالي (31) مترا.
هيئة الأرض
ولقد عالج العلماء المسلمون هيئة الأرض في دراسات عدة كان معظمها يقع في إطار علم الفلك الكروي، وعلم الجغرافية الفلكية. ولقد أثبتوا كروية الأرض بما لا يدع مجالا للشك، ووضعوا لذلك براهين كثيرة. كما قاموا بقياس محيط الأرض عمليا وحددوا ذلك إلى أقرب درجة ممكنة لما هو عليه القياس الحالي. كما وصفوا أيضا طبقات الغلاف الجوي المحيطة بالأرض، وأثبتوا كروية مياه البحار بالضرورة.
فذكر إخوان الصفا في رسائلهم : 'اعلم يا أخي بأن الأرض كرة واحدة بجميع ما عليها من الجبال والبحار والأنهار والعمران والخراب، وهي واقفة في الهواء في مركز العالم، والهواء محيط بها ملتف عليها من جميع جهاتها'.
كما وصف ابن خلدون هيئة الأرض بما عليها من ماء بقوله في كتاب العبر 'إن شكل الأرض كروي وأنها محفوفة بعنصر الماء كأنها عنبة طافية عليه. فانحسر الماء عن بعض جوانبها، لما أراد الله من تكوين الحيوانات فيها وعمرانها بالنوع البشري الذي له الخلافة على سائرها. وقد يتوهم من ذلك أن الماء تحت الأرض؛ وليس ذلك بصحيح؛ وإنما التحت الطبيعي قلب الأرض ووسط كرتها الذي هو مركزها، والكل يطلبه بما فيه الثقل؛ وما عدا ذلك من جوانبها. وأما الماء المحيط بها فهو فوق الأرض'.
ولقد برهن الكندي على كروية سطح الماء فذكر في رسالة المد والجزر : 'إذا نحن سرنا في الماء إلى الجبال الشامخة، من أي الآفاق سرنا رأيناها تزداد ارتفاعا قليلا قليلا، كأنها راسية في البحر ثم طلعت منه قليلا قليلا، ولم يكن ليكون ذلك لو لم يكن سطح الماء كرويا'.
كما أثبت مؤيد الدين العرضي في كتاب الهيئة كروية الأرض فقال: 'ومما يدل على كروية الأرض في الحس أن الشمس و القمر والكواكب تطلع وتغرب على أهل المساكن الشرقية قبل طلوعها على أهل المساكن الغربية المتساوية في العرض. ويعلم ذلك من الأرصاد الكسوفية ويظهر ظهورا بينا من كسوفات القمر، لأن توسط زمان الكسوف يكون في وقت واحد بعينه، وذلك عند تقابل النيرين. وقد أثبت في أوقات مختلفة من الليل عند أهل المساكن الذين أطوال نهارهم الأطول متساوية ومساكنهم متباعدة في المشرق والمغرب. فأما الذين مساكنهم شرقية فوجدوه وقد مضى منذ غربت الشمس عنهم بساعات أكثر من الساعات التي أثبته فيها القوم الذين مساكنهم غربية. فقد غابت عن المساكن الشرقية قبل غيبتها عن المساكن الغربية. وكذلك فقد كان طلوعها لتساوي النهار في هذين المسكنين'.
حركة الأرض
تماشيا مع النظام الشمسي، تتحرك الأرض في الفضاء نحو كوكبة هركيولوس (هرقل) بمعدل (20.1) كيلومتر في الثانية تقريبا أو (72.360) كيلومتر في الساعة. أما مجرة درب اللبانة فهي تتحرك نحو كوكبة ليو بسرعة تبلغ حوالي (600) كيلومتر في الثانية. وتتحرك الأرض هي والقمر التابع لها سويا في مدار بيضاوي حول الشمس. وينحرف هذا المدار انحرافا بسيطا بحيث أن المدار يكون عبارة عن دائرة من الناحية الفعلية. ويبلغ طول مدار الأرض حوالي (938.900.000) كيلومتر تقريبا، وتدور الأرض حول هذا المدار بسرعة تصل إلى حوالي (106.000) كيلومتر في الساعة. وتدور الأرض حول محورها مرة واحدة كل 23 ساعة و56 دقيقة و4.1 ثانية. وعلى هذا تدور النقطة الموجودة على خط الاستواء بمعدل أقل قليلا من (1600) كيلومترا في الساعة، أما النقطة الموجودة على خط عرض بورتلاند في ولاية أوريجون مثلا فتدور بمعدل حوالي (1073) كيلومتر في الساعة.

آلات الرصد الفلكية

في المراصد العربية الإسلامية في العصور الوسطى كانت هناك آلات فلكية لرصد الكواكب والنجوم ومعرفة خطوط الطول والعرض . وقد اهتم العلماء العرب المسلمون بآلات الرصد وهرعوا إلى ابتكارها، وذلك لأن ما ورثوه عن الإغريق كان بسيطا لا يفي باحتياجاتهم العلمية، وكانت هذه الآلات على أنواع، وتختلف هذه الأنواع بحسب الغرض منها. وفي هذه الآلات ألفت كتب منها: كتاب الآلات العجيبة للعالم أبي جعفر الخازن وقد اشتمل على آلات كثيرة من آلات الرصد، ورسالة فارسية في وصف بعض الآلات لغياث الدين الكاشي ذكر بها آلات لم يذكرها مَن سبقه وهي ذات السدس، وذات الثلث. وقد سجل تاريخ العلوم لكثير من الفلكيين العرب اختراع بعض آلات الرصد الفلكية ومنهم تقي الدين الراصد الذي تحدث عن تلك الآلات في كتابه سدرة المنتهى ، و الزرقالي وهو من علماء الأندلس اخترع آلة الربع التام وهي آلة تفوقت على كثير من آلات الرصد في عصره، واستطاع بها أن يحول الأسطرلاب من خاص إلى عام باستبداله من المسقط القطبي إلى المسقط الأفقي، وبمقتضى هذا التحويل يكون موضع عين الراصد في نقطتي الاعتدالين، ويكون مستوى المسقط هو بعينه مستوى الدائرة المارة بنقطتي الانقلابين.

ومن آلات الرصد الفلكية: اللبنة وهي جسم مربع مستو يعرف به الميل الكلي وأبعاد الكواكب، وعرض البلد، والحلقة الاعتدالية وهي حلقة تنصب في سطح دائرة المعدل ليعلم بها التحول الاعتدالي، وذات الأوتار وهي أربعة أسطوانات مربعات تغني عن الحلقة الاعتدالية يعلم بها تحويل الميل، وذات الحلق وهي أعظم الآلات هيئة ومدلولا وهي آلة مصنوعة من نحاس وتتكون من خمس دوائر: الأولى دائرة نصف النهار وهي مركوزة على الأرض. والثانية دائرة معدل النهار. والثالثة دائرة منطقة البروج. والرابعة دائرة العرض. والخامسة دائرة الميل ومعها الدائرة الشمسية التي يعرف بها سمت الكواكب، وتذكر المصادر أن مرصد هولاكو بمراغة كان يشتمل على واحدة منها وكثيرا ما أدهشت الزائرين بعظمتها وكبر حجمها. وآلة ذات الشعبتين وهي ثلاث مساطر على كرسي يعلم بها الارتفاع، وذات السمت والارتفاع وهي نصف حلقة قطرها سطح من سطوح الأسطوانة متوازية السطوح يعلم بها سموت الكواكب وارتفاعها وهي من مخترعات المسلمين. وذات الجيب وهي مسطرتان منتظمتان انتظام ذات الشعبتين، والمشبهة بالمناطق وهي كثيرة الفوائد في معرفة ما بين كوكبين من البعد وتتكون من ثلاث مساطر اثنان منها منتظمتان انتظام ذات الشعبتين وهذه الآلة أيضا من مخترعات تقي الدين الراصد، وآلات الربع المسطري وذات النقبتين والبنكام الرصدي ومن أكثر آلات الفلك التي نالت اهتماما من علماء الفلك العرب المسلمين: الأسطرلاب و المزولة وقد أمدنا علم الآثار الإسلامية بالعديد من الآلات الفلكية التي ابتكرها علماء الفلك المسلمون، واستخدموها في أعمالهم، وبعضها لا يزال محفوظا في المتاحف.
ولقد ثبت أن آلات ذات السمت والارتفاع وذات الأوتار والمشبهة بالمناطق وعصا الطوسي كلها من مخترعات العرب عدا ما اخترعوه للمراصد من البراكير والمساطر وعدا التحسينات التي أدخلوها على آلات الرصد المعروفة للإغريق وغير الإغريق. وقد اعترف مؤرخو العلوم الغربيون بإتقان العرب صنعة آلات الرصد الفلكية.