Prime osservazioni telescopiche
Marte era un enigma per gli astronomi antichi, che erano sconcertati dal suo moto apparentemente capriccioso nel cielo – a volte nella stessa direzione del Sole e degli altri oggetti celesti (moto diretto, o progrado), a volte nella direzione opposta (moto retrogrado). Nel 1609 l’astronomo tedesco Johannes Kepler usò le superiori osservazioni a occhio nudo del pianeta da parte del suo collega danese Tycho Brahe per dedurre empiricamente le sue leggi del moto e aprire così la strada alla moderna teoria gravitazionale del sistema solare. Keplero scoprì che l’orbita di Marte era un’ellisse lungo la quale il pianeta si muoveva con moto non uniforme ma prevedibile. Gli astronomi precedenti avevano basato le loro teorie sulla vecchia idea tolemaica di gerarchie di orbite circolari e movimento uniforme.
Le prime osservazioni telescopiche di Marte in cui si vedeva il disco del pianeta furono quelle dell’astronomo italiano Galileo nel 1610. Allo scienziato e matematico olandese Christiaan Huygens sono attribuiti i primi disegni accurati dei segni della superficie. Nel 1659 Huygens fece un disegno di Marte che mostrava una grande marcatura scura sul pianeta ora conosciuto come Syrtis Major. Le calotte polari marziane furono notate per la prima volta dall’astronomo francese di origine italiana Gian Domenico Cassini intorno al 1666.
Gli osservatori visuali fecero successivamente molte scoperte chiave. Il periodo di rotazione del pianeta fu scoperto da Huygens nel 1659 e misurato da Cassini nel 1666 in 24 ore e 40 minuti, con un errore di soli 3 minuti. La tenue atmosfera marziana fu notata per la prima volta negli anni 1780 dall’astronomo britannico di origine tedesca William Herschel, che misurò anche l’inclinazione dell’asse di rotazione del pianeta e discusse per la prima volta le stagioni di Marte. Nel 1877 Asaph Hall dell’Osservatorio Navale degli Stati Uniti scoprì che Marte ha due satelliti naturali. Le osservazioni telescopiche hanno anche documentato molti fenomeni meteorologici e stagionali che si verificano su Marte, come i vari tipi di nuvole, la crescita e il restringimento delle calotte polari, e i cambiamenti stagionali nel colore e nell’estensione delle zone scure.
La prima mappa conosciuta di Marte fu prodotta nel 1830 dai tedeschi Wilhelm Beer e Johann Heinrich von Mädler. L’astronomo italiano Giovanni Virginio Schiaparelli preparò la prima mappa astronomica moderna di Marte nel 1877, che conteneva la base del sistema di nomenclatura ancora in uso oggi. I nomi sulla sua mappa sono in latino e sono formulati prevalentemente in termini di geografia antica dell’area mediterranea. Questa mappa mostrava anche, per la prima volta, le indicazioni di un sistema interconnesso di linee rette sulle aree luminose che egli descrisse come canali. Schiaparelli è solitamente accreditato con la loro prima descrizione, ma il suo connazionale Pietro Angelo Secchi sviluppò l’idea dei canali nel 1869. Alla fine del XIX secolo l’astronomo americano Percival Lowell fondò un osservatorio a Flagstaff, in Arizona, appositamente per osservare Marte, e produsse mappe sempre più elaborate dei canali marziani fino alla sua morte nel 1916.