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火星的外貌（第1页）

火星的外貌

我们已经明确了在什么样的条件下火星能相对离我们最近地供我们观测，现在我们要将关注点放在火星的特殊外观上。比起其他行星，也许火星能更好地见证人类对地球邻星们的认知是如何一步步得到完善的。在火星可视细节的测定方面，早先的基本概念很快就被更为可靠的数据所代替。在众多天文观测者的狂热之下，火星细节以惊人的方式不断变得更加精确，天文学家借助越来越强大的工具，致力于探索这颗长久以来一直被看成地球翻版的星球。

我们有必要对火星观测活动的发展做一番回顾，这段发展史同时也是以观测事实修正先入之见的过程。

首先我们注意到，尽管火星地貌及其特殊环境还有待我们深入，但我们至少不会像观测金星那样只能得到令人失望的结果。

总体来说，在火星所呈现出的黄色或橙色表面——用裸眼看去火星颜色相当有特点——有一些暗绿色的斑块，有的甚至颜色极深、对比清晰；这些斑块的可见度根据观测所用工具的性能而定。斑块在布局上最后组成了一个连续整体，至少我们总是可以识别出其主要的轮廓。我们同样可以在相当早的火星图上辨认出这些最主要的细节，但较之其他更为现代的火星图像仍有明显差距，其中的不同之处似乎主要缘自观测者个人的判断以及他对自己视觉印象的图解，因为我们不要忘了，虽然火星表面的细节相对清晰，但当火星在远日点冲日时，我们看到的火星尺寸相当有限甚至微不足道。要知道，天文望远镜所得的小尺寸图像会受到地球大气中的浑浊物质极大的影响。

只要是对天文观测稍有了解的人，就会在各种看似毫不一致的图像对比中找到线索。从中我们会发现，观测火星的难点至少不是观测金星时遇到的物理障碍——从不那么明显的表象中识别出某样东西。总之，如果我们仅满足于平均值，暂时忽略我们刚刚一再提到的偶然出现的分歧，那么从最早的观测开始不断积累的无数材料都对我们对火星的认知有极为重要的数据参考价值。

人们是如何越来越有效地观测火星的呢？我们有必要对此做一番回顾，以更好理解自上世纪末以来不断推陈出新的火星假说。

除非是在近日点冲日的情况下，否则只靠一台性能较弱的光学仪器，火星是很难被观测到的。就连伽利略的望远镜，除了能观测到一个小球形状的图像，也再不能提供更多的细节了，但这个图像所呈现的相位与哥白尼的日心说相符。之后冯特纳于1636年画出了最早的火星图，他笔下的火星中间装饰有一颗黑色“药丸”；第二幅火星图可追溯至1638年，冯特纳所画的火星相位清晰得有些夸张，在中心位置仍然出现了同样的斑块，但我们很难将此图像视为火星真实的样貌，因为我们注意到，圆盘中间那个完美的圆形在第二张图中随着火星相位的改变也相应变成了卵形。同样出自冯特纳之手的还有金星的外观图，也许他会画出这样的图像只是因为他使用的透镜还不够完善。我们之所以给出这些早期人类通过天文望远镜观测到的结果，皆是出于对历史的好奇之心。

冯特纳借助望远镜绘制出了最早的火星图（1636—1638）。

1659年11月28日惠更斯所绘的火星草图

紧随冯特纳的后继者们也没有带给我们有价值的信息。

后来，随着光学的迅速完善，惠更斯和D。卡西尼分别于1659年和1666年获得了一些具有启发性的观测结果。在他们还相当初级的火星图上出现了一些真正的斑块，尽管这些草图如此粗糙，人们还是能够从中辨认出主要的线条，尤其是在惠更斯的火星图上可以清楚地看到斑块由于火星自转产生了位移，据此惠更斯估算出了火星时长24小时的自转周期，也就是与地球自转相同的时长；后来卡西尼进一步证实了火星的自转周期大约为24小时40分钟，这一数字已经非常接近现代观测得出的精确数值：24小时37分钟23秒。

卡西尼还是发现火星南北极白斑的第一人，我们将在后文对此展开论述，因为这些现在被称为极冠的地区呈现的，正是火星上可被明显识别的最重要的地貌之一。

1666年卡西尼绘制的火星外观图

从这一时期开始，火星观测取得的进展越来越显著，越来越多的天文学家投身到了火星研究中去，我们在此展示的各种图例直接反映了这种前进步伐。我们无法在此一一详述所有的研究工作，但我们要例举其中威廉·赫歇尔的发现——他除了观测火星地貌，还尤其关注火星的极冠及其变化，并以此确定了火星的自转轴倾角。我们还要例举施罗特的成果——他细致描绘的火星图已经让我们对火星外貌的主要特点有了了解。还应注意的是，在施罗特的观测结果中，有些细节后来被斯基亚帕雷利大量标注并冠以运河的名称，这些形状狭长的显著细节被赋予了神秘色彩。

可见，从19世纪初开始的观测结果已经让我们了解到了这颗行星总体样貌的轮廓。当时的观测工具各式各样，有望远镜，也有天文望远镜，各种仪器的性能千差万别，但质量尤其是光学部件质量的完善使得图像的清晰度越来越令人满意，火星细节研究也取得了巨大进步。由于火星上的大块斑纹呈深色，即便是最小的观测工具也能辨识出来，但还不足以精确揭示它们的形状和轮廓，尤其在颜色变化方面——我们将看到这对火星研究的意义重大——这些普通工具束手无策。

施罗特所绘的三幅火星图（1798年和1800年）

比尔和梅德勒所绘的火星图（1830年和1832年）

比尔和梅德勒于1820年至1839年间完成的杰出工作证明了，即使通过简易设备也能有效观测火星，但前提是这些观测工具性能出色。比尔和梅德勒使用的望远镜的物镜为108毫米，在当时已臻于完美，他们由此证实并补充了前人的研究成果，可以说二人对火星的研究已经相当完整。我们想要强调的是，比尔和梅德勒是最早尝试制作火星地图的天文学家，我们此处附上的地图虽然只能让人辨认出火星地理分布的主要轮廓，但二人的火星地图曾一度被奉为经典。他们还选择了位于火星赤道附近的一小块非常明显的暗斑作为经线的起点；这条本初子午线后来被一直沿用了下去，而与之有关的地貌被命名为子午线湾，之后斯基亚帕雷利赋予它“Sinusmeridiani”这一拉丁文专业术语名称，但我们注意到，比尔和梅德勒的经度递增方向与后来人们绘制火星地图采用的方向相反。

继比尔和梅德勒之后，人们对火星的描绘越来越精确，其中神父塞齐（1858年）、洛克耶（1862年）和道斯（1864年）的观测所提供的信息之准确，即使拿到现在审视也无可指摘。尤其是在道斯的火星图中也出现了几条施罗特一早就发现的著名运河。

我们在此只能概述前人所做的研究。多亏了他们的工作，我们对火星的认知才如此丰富，以至于为了方便描述和指称，我们有必要建立一套专业术语以仔细研究各种细节在地图上的分布。火星上类似海洋（深色斑块）和大陆（浅色、黄色或橙色斑块）的地貌自然就被唤作海洋和大陆。1867年，普罗克特根据当时已知的所有信息，公开了第一版此类型的火星地图：海洋、大洋、陆地或岛屿都以著名天文学家的名字命名。

比尔和梅德勒绘制的第一幅火星世界地图（1830—1832）