Орбитални цикли

Датският астроном Тихо Брахе направил удивително точни изчисления на позицията на Марс 20 години преди да бъде изобретен телескопът! През 1576 г. Брахе направил обсерватория във Вен, остров близо до Копенхаген, откъдето изучавал звездите 20 години.

С комбинация от невъоръжено око и големи инструменти, Брахе изчислил позицията на Марс в течение на времето в рамките на четири дъгови минути. Ако проучиш тези данни, ще откриеш, че Марс се връща в същата позиция от орбитата си на всеки 687 дни. Това времетраене – една марсианска година – е почти две земни години.

Известната в момента стойност на орбиталния период на Марс: 686,98 земни слънчеви дни

Как ще подходим към определянето на дължината на пълен ден на Марс?

Ето подсказка: трябва да използваме някоя особеност на повърхността на Марс. Тоест, като си изберем дадена особеност на повърхността в даден момент и измерим колко време е нужно тя отново да се вижда на същото място, можем да измерим колко бързо Марс се върти около оста си (мярка за "ден). Възможността да наблюдаваме особеност върху повърхността на Марс не е била налична преди откриването на телескопите.

Въпреки че Галилео наблюдавал Марс с телескоп през 1609 г., наблюдаваното изображение на Марс все още било твърде малко, за да се наблюдават повторно особености на повърхността му. Увеличителната мощност била толкова скромна, че увеличеното изображение било само около 20 пъти по-голямо от това, което се вижда с просто око. Той описал Марс просто като "сферично тяло, осветено от Слънцето." За него Марс е изглеждал с почти същия размер като грахово зърно на разстояние от 2,4 метра (8 фута). Той не можел да забележи никакви повърхностни особености в този мащаб.

Напредъкът в дизайна на телескопите решил тези проблеми, като дължините на телескопите достигнали до 15 - 20 фута (4,5 - 6 метра) до средата на 17-и век.

Холандският астроном Кристиан Хюйгенс (1629 - 1695) изобразил Марс, като използвал усъвършенстван телескоп по негов собствен проект. Той бил дълъг 7 метра и имал увеличение около 100 пъти. С неговия телескоп Марс изглеждал така, както се вижда Луната с невъоръжено око, въпреки че с доста по-малко подробности:

През ноември 1659 г. Хюйгенс видял ярка и неравно оформена тъмна област на повърхността на Марс. През вечерта той отбелязвал наблюдаваните промени на разположението на тази тъмна област, позната на съвременните наблюдатели като видимо по-тъмната област на Марс, т.нар. Големия Сирт.

Хюйгенс забелязал, че петното се върнало на същата позиция по същото време на следващия ден и изчислил, че Марс има 24-часов период на въртене. През 1666 г. Джан Доменико Касини доуточнил това приблизително изчисление, измервайки периода на въртене на Марс на 24 часа и 40 минути, което е много близо до реалната стойност, известна днес:

Днес един марсиански ден се нарича "сол".