Słońca, Ziemi i Marsa w opozycji, światło słoneczne odbijające się od Marsa w stronę Ziemi odbijane jest bardziej efektywnie podczas opozycji niż w czasie innych ułożeń tych trzech ciał niebieskich. Dla obserwatorów wpatrujących się przez teleskopy większy i jaśniejszy Mars to lepszy Mars, ponieważ mogą wtedy zaobserwować drobniejsze szczegóły na jego powierzchni. Gdy Mars znajduje się najbliżej, jest w odległości około 56 milionów kilometrów od Ziemi. Jednakże orbita Marsa jest bardziej eliptyczna (mniej okrągła) niż prawie okrągła orbita ziemska, dlatego największe zbliżenie Marsa do Ziemi nie jest zawsze zdarza się na tej samej odległości. Najbliżej podczas opozycji planety mogą być od 55,7 milionów kilometrów (wtedy rozmiar kątowy Marsa wynosi 26 sekund łuku), ale w czasie najdalszej opozycji odległość wynosi 101 milionów kilometrów (z Marsem o rozmiarach kątowych jedynie około 13 sekund łuku). Pomiędzy bliskimi opozycjami, kiedy są najlepsze warunki do przeprowadzania astronomicznych obserwacji Marsa, upływa 15–17 lat.
Pod koniec lat pięćdziesiątych XVII w., z powodu szczęśliwego zbiegu okoliczności – dobrego położenia Marsa dla obserwacji oraz wkroczenia na scenę jednego z najbardziej genialnych astronomów tamtego wieku, Christiaana Huygensa z Holandii, miała wkrótce nadejść marsjańska rewolucja. Mars był w bardzo bliskiej opozycji w 1655 r. i cztery lata później – w 1659 r. – również znajdował się w dosyć dobrej pozycji do obserwacji. Wtedy Huygens dokonał odkrycia na temat Marsa, które wpłynęło na poglądy astronomów na temat Czerwonej Planety jako bliźniaka Ziemi. Wczesnym wieczorem 28 listopada oraz 1 grudnia 1659 r. Huygens wykonał szkice Marsa, które ukazywały duży, szeroki, ciemny obszar w kształcie litery „V”.
Rys. 3.2 | Szkic Marsa wykonany przez Christiaana Huygensa 28 listopada 1659 r. Ciemna plama na tym szkicu, po raz pierwszy zaobserwowana przez Huygensa i jedna z najłatwiej rozpoznawanych cech na powierzchni Marsa, jest obecnie znana jako Syrtis Major Planum. W XIX w. była znana jako Morze Klepsydry (lub Mer du Sablier), Kanał Atlantycki i Morze Kaiser. Obraz z Flammarion, La Planète Mars, 1892.
Pokrywał on około połowy szerokości i połowy wysokości widzialnego dysku Marsa. Na podstawie różnicy w czasie pomiędzy obserwacjami dwóch wydarzeń i niewielkiego przesunięcia w położeniu ciemnej plamy z nocy 28 listopada do nocy 1 grudnia Huygens wysnuł śmiałą i poprawną konkluzję: rotacja Marsa, podobnie jak Ziemi, wynosi około 24 godzin43.
Przeanalizujmy to odkrycie przez chwilę. Mars kręci się wokół własnej osi. Na Marsie występuje dzień i noc, a długość cyklu dziennego i nocnego na nim jest prawie identyczna z 24-godzinnym cyklem dobowym Ziemi.
Okres rotacji Marsa nie musiał wynosić 24 godzin. W końcu okresy rotacji planet w naszym Układzie Słonecznym różnią się w zakresie od kilku godzin do setek dni. Jowisz obraca się w czasie 9,9 godzin. „Dzień” na Neptunie trwa 16,1 godziny. Okres obrotu Plutona to 6,4 dnia, natomiast Wenus potrzebuje 243 ziemskich dni, by wykonać jeden obrót wokół własnej osi. (Żaden z tych okresów rotacji nie był znany astronomom w 1659 r.). Dlaczego 24 godziny Marsa? Dla astronomów w XVII w. odpowiedź była oczywista: Mars jest podobny Ziemi. Wraz z tym odkryciem rozkwitł urok Marsa jako ważnej planety do badań.
W 1666 r. włoski i papieski astronom Giovanni Domenico Cassini urządzał się w Paryżu jako Jean Dominique Cassini, pierwszy dyrektor Obserwatorium Paryskiego, mianowany przez króla Ludwika XIV. Jednak obserwatorium w Paryżu nie zostało jeszcze ukończone. W rezultacie w lutym i marcu Cassini pozostał w Bolonii, gdzie przeprowadzał serię obserwacji Marsa. Cassini dostrzegł ciemne plamy na Marsie i to, jak poruszają się z dnia na dzień ze wschodu na zachód wzdłuż widocznego dysku planety.
Rys. 3.3 | Szkic Marsa wykonany przez Giovanniego Cassiniego na początku 1666 r. Obraz z Flammarion, La Planète Mars, 1892.
Co ciekawe, te ciemne plamy nie powróciły do swoich pozycji dokładnie 24 godziny później. Zamiast tego osiągnęły tę samą pozycję po 24 godzinach i 40 minutach. Cassini doszedł do poprawnego wniosku, że Mars dokonuje jednego obrotu wokół własnej osi w czasie 24 godzin 40 minut, a nie dokładnie 24 godzin44.
W 1686 r. francuski intelektualista Bernard Le Bovier de Fontenelle opublikował jedną z najpopularniejszych książek na temat astronomii w XVII w., Rozmowy o wielości światów (Entretiens sur la pluralité des mondes). Do 1800 r. Rozmowy, w których żywe istoty istniały, przynajmniej w wyobraźni Fontenella, na każdej planecie, zostały przetłumaczone na język duński, holenderski, niemiecki, grecki, włoski, polski, rosyjski, hiszpański i szwedzki. Książka trafiła też do katolickiego Indeksu ksiąg zakazanych, gdzie pozostała do 1825 r. Mimo że Fontenelle nie zaludnił Marsa inteligentnymi Marsjanami, opisał spektakularną i olśniewającą planetę z olbrzymimi skałami, które gromadzą światło dzienne, a później świecą w nocy. W wyobraźni Fontenelle’a te fluorescencyjne skały, wraz z wielką ilością świecących ptaków, rozświetlały marsjańskie ciemności. Życie na Marsie Fontenelle’a jest niepodobne do życia na Merkurym i Wenus. Zarówno mieszkańcy Merkurego, jak i Wenus są wypaleni Słońcem. Marsjańskie ptaki żyją zaś w cudownym świecie piękna: „nikt nie może sobie wyobrazić przyjemniejszych scen niż skały rozświetlające krajobraz po zachodzie Słońca i zapewniające wspaniałe światło bez niedogodnego ciepła”45. Społeczeństwo nauczyło się od Fontenelle’a, że Mars jest pięknym, przyjemnym światem, podobnym do Ziemi i bogato zapełnionym żywymi istotami.
Obserwacje dokonane przez bratanka wielkiego Cassiniego – Giacomo Filippo Maraldiego przyczyniły się do znacznego rozwoju naszej wiedzy o Marsie, sprawiły też, że wydawał się on jeszcze bardziej podobny do Ziemi. Cassini zatrudnił Maraldiego jako asystenta astronoma w obserwatorium Uniwersytetu Paryskiego, gdzie zajmował się obserwacją planet. Maraldi dokonał czterech znaczących odkryć w 1704 r., podczas opozycji Marsa. Następnie czekał cierpliwie przez 15 lat i potwierdził te wyniki podczas kolejnej bliskiej opozycji w 1719 r. Maraldi nieznacznie poprawił naszą wiedzę na temat okresu rotacji Marsa. Wyznaczył, że Mars obraca się w czasie 24 godzin i 39 minut, a nie 24 godzin i 40 minut. Ustalił również, że Mars ma ciemne plamy, lecz w przeciwieństwie do ciemnych plam na Księżycu, marsjańskie mają różne kształty i położenie na globie. Co więcej, Maraldi odkrył, że Mars na biegunie północnym i południowym ma jasne plamy, które zmieniają swój wygląd w miarę upływu czasu. W rzeczywistości jasna plama na południu, która była nieco przesunięta względem dokładnego położenia bieguna południowego, podobnie jak jasna plama na północy, czasami znikała całkowicie. Maraldi dołożył starań, by uniknąć spekulacji dotyczących jasnych polarnych plam, choć doszedł do wniosku, że zmiany w ich wyglądzie następują z powodu jakiś rzeczywistych fizycznych procesów zachodzących na powierzchni Marsa46. Ówcześni astronomowie nie potrzebowali wiele wyobraźni, by przypuszczać, że te jasne obszary były czapami lodowymi podobnymi do tych na Ziemi.
Przez większość XVIII w. wiedza na temat Marsa przyrastała powoli, lecz gwałtowny zwrot nastąpił w 1780 r. wraz z pracami Williama Herschela. Lista ważnych osiągnięć naukowych Herschela, prawie wszystkich dokonanych z pomocą jego siostry Caroline, jest długa. Odkrył planetę Uran. Dowiódł, że niektóre gwiazdy krążą wokół innych w tak zwanych systemach gwiazd podwójnych oraz że wszystkie gwiazdy nie mają takiej samej jasności, niektóre z nich świecą słabiej, a inne w naturalny sposób jaśniej. To odkrycie wydaje się oczywiste i nieciekawe dla współczesnego studenta astronomii, ale przed 1800 r., poza niewielką liczbą gwiazd, które były znane z tego, że ich jasność się zmienia, nie istniał definitywny dowód tego, że pewne
Ibid.
Ibid., s. 15–17.
Ibid., s. 30–31.
Ibid., s. 34–38.
