前人为了看火星，都是怎么做的？ -

文章来自“科学大院”公众

作者: 范宇

人类从未停止过对未知的探索。即便是面对浩瀚宇宙，人类只如沧海一粟，也从未止步。如今，人们可以通过各种太空探测器对火星进行全方位的探索，那么，在没有航天器的年代里，大家又是通过什么方式来观测呢？前人探索火星的过程中又发生了哪些故事？

古代中国：火星意味着不祥？

最古老的观测方式，就是用眼睛直接看。天文学是中国古代最发达的自然科学之一，人们对太阳、月亮、行星、彗星、流星雨等，都有详细的观测和记载。远古的中国，尚在原始社会的人类就已经开始尝试着“观天”。公元前24世纪的帝尧时代，设置火正、羲和等官位，观测日月星辰，专门从事“观象授时”。

苏州石刻天文图（图片来源：中国古天文图录）

古时的人们认为天象是上天的预兆，而与火星相关的天文观测，从来都是与灾难、不详挂钩的。如今我们都知道，因为运行轨道的原因，火星距离地球最近的距离约为5500万公里，最远的距离超过4亿公里。在古人的观测中，火星是红色的，并且具有如火的荧光，在五行中代表着火。火星的亮度并不固定，时亮时暗，在天空中在东西方向间来回运动，规律让人捉摸不定，十分迷惑。因此古人也将火星成为“荧惑”，取自“荧荧火光，离离乱惑”。古代中国对火星天象有很多记载，“荧惑守心”就是其中影响最大的一种。

“心”指的是天蝎座的心宿二，是银河系中一颗超大的红巨星，古时被称为“大火”，是天蝎座里面最亮的一颗星，它呈现血红色，甚至是整个夜空里面最亮的星星之一。当火星运行至心宿二附近徘徊超过二十天，就会形成“荧惑守心”。

根据史料记载，发生“荧惑守心”的年份国家就会出现重大灾难，或天灾，或人祸。所以这是每个帝王最不希望发生统治国家时出现的天象。然而事实上，以现在的天文概念反推，历史上所记载的“荧惑守心”天象大部分都存在着误差甚至是杜撰的，更主要是利用其不详的预示作为一种政治斗争手段。不过，这也更加说明了在古代中国，由于火星的多变和不确定性，它成为了不详的象征。

从肉眼观察法到望远镜登场

在西方社会中，火星也同样代表着战争。公元前的古埃及人，称它为“红色之星”；其后的古巴比伦人称之为“死亡之星”；古希腊人以“荷马史诗”中的战神“阿瑞斯Ares”的名字命名了火星，后来的古罗马人也以自己的战神“Mars”命名了这颗星球。从此以后，西方世界的火星有了正式的名字：Mars。

希腊神话战神Ares（图片来源：百度百科）

虽然西方社会早在公元前就知道了这颗红色星球，却是直到文艺复兴时期（14-16世纪），才对火星有了进一步的认识。丹麦的天文学家第谷·布拉赫，用了20多年的时间以眼睛观测了许多天文现象，并记录有关数据，其中包含了大量对火星的观测数据。他的弟子约翰尼斯·开普勒，一边研究分析第谷留下的数据，一边自己也在观测着宇宙中的火星。他发现，火星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于两焦点之一的位置。接着他又发现火星运行速度是不匀的，当它离太阳较近时运动得较快（近日点），离太阳远时运动得较慢（远日点），但从任何一点开始，向径（太阳中心到行星中心的连线）在相等的时间所扫过的面积相等。

这就是著名的开普勒定律之轨道定律和面积定律。随后，1619年，他发表了他的第三定律。这就是近代天文学的基础，开普勒三大定律：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。

开普勒的贡献不仅如此。在1609年伽利略利用荷兰人的望远镜创造出了人类的第一台天文望远镜—伽利略望远镜之后，1611年开普勒在伽利略的基础上对望远镜进行了修改，视场变得更大，被称为开普勒式望远镜。地基光学望远镜的出现使得人类能够更加清晰地观测着火星和其它行星，从此人类对天文的观测迈上了一个新的台阶，从裸眼观测进入了天文望远镜观测的时代。

此后200多年，人类进一步通过望远镜观测火星，并对其有了更加清晰的认识。1659年荷兰科学家惠更斯用他自己设计的先进望远镜，记录了火星的一个大的黑点，他注意到那个黑点在第二天的同一时间回到了原来的位置，因此计算出火星具有24小时的周期；1666年法国天文学家卡西尼观察火星并确定了其转动周期或称为火星日为24小时40分钟；1672年惠更斯第一次观测到火星南极有一个白点，可能就是极冠。

火星卫星与“运河”的发现

到了1877年，任职于美国海军天文台的阿萨夫·霍尔于火星大接近时发现了火星的两颗卫星，其后分别将其命名为何博斯(Phobos火卫一)及戴茂斯(Deimos 火卫二)。同年，意大利天文学家乔范尼·弗吉尼奥·夏帕雷利宣称发现火星上的“cannali”，这个意大利词被错译为英语的 “运河”，而其原意是“河道”。他绘制了一幅火星表面图，这张图后来成为了行星绘图的标准之一，在宇航时代来临之前，一直有人在用它。

洛厄尔手绘火星地图（图片来源：National Geographic Maps）

1894年，美国人珀西瓦尔·劳伦斯·洛厄尔出资建成了美国洛厄尔天文台。他痴迷于天文观测，用了15年时间拍摄了大量的火星照片，绘制了火星“运河”图。他也是那个年代最有影响力的科普作家，出版了很多关于火星的小说。可是关于火星“运河”的理论在当时也存在争议。

1909年希腊裔天文学家欧仁 安东尼亚第使用巴黎天文台的83cm望远镜观测后，宣布所谓的火星运河可能只是视错觉。火星和月球上都有安东尼亚第撞击坑，以表纪念，水星上还有一个悬崖也命名为“安东尼亚第悬崖（Antoniadi Dorsum）”。1950年洛厄尔火星观测台的科学家提出所谓火星运河可能是火星表面的裂隙，并指出其表面发育有放射状构造的绿洲实际是撞击坑，所谓运河就是撞击形成的裂痕。

使用火星全球勘探者号数据制作的火星地形图（图片来源：NASA）

21世纪60年代，人类终于不再满足于在地球上观测火星，开始尝试发射火星探测器，航天探测的篇章由此开启。

三千多年的时间里，人类的好奇心和了解未知事物的欲望，让我们逐步靠近了解了宇宙。因为无知畏惧，衍生出了各种神话；因为试图了解，用肉眼勘察天象，希冀能够得到上天的启示；摸索出一定的规律后，人类创造出了望远镜去探索观测遥远的火星；到现在，人类可以通过探测器靠近、登陆到火星上，直接了解和研究这颗星球的特征特性。

科学技术发展得如此之快，也许在不久的将来，人类真的可以奔向更遥远的宇宙，探寻更多未知的神秘。

作者单位：中国科学院月球与深空探测总体部、中国科学院国家空间科学中心

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