1.地面观测

17世纪以来对火星长达三个世纪的地面观测使得人类对火星有了一个大致的了解。在这一时期，科学家成功地确定了火星的轨道参数、旋转速度及自转轴方向。他们还确定了火星表面主要暗区和亮区的地形。对这些地形的观测帮助科学家计算出了火星自转周期。图3-2所示的手绘图是首幅描绘火星大流沙地带暗区的图片（可用来计算火星自转周期），由克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）于1659年绘制。图3-3是2003年哈勃空间望远镜拍摄的火星同一半球照片，两者可以比对。

图3-2 火星手绘图

图3-3 哈勃空间望远镜拍摄的火星

在进行地面观测时，科学家还发现了火星极冠并记录了极冠的季节性变化，看到了覆盖整个星球的沙尘暴。早在18世纪，威廉·赫歇尔（Wilhelm Herschel）就证实火星拥有一层稀薄的大气。在首台火星探测器发射之前，科学家使用光谱仪分析了火星的大气，其含水量远远小于地球上最干旱的沙漠，主要成分是二氧化碳，大气压不到地球表面大气压的1/40。

地面观测有很大的局限性，由于地球大气层的影响以及两行星间相聚5400万至4亿千米不等的遥远距离，地面观测对火星的研究不可能在短期内获得进展，所以发射探测器到这颗红色星球是必由之路！