饭饭TXT >
学习管理 >
《太阳系》作者：阿西莫夫【完结】 >
太阳系.txt
加林（第一个进入绕地球轨道运行的人，后来在一次飞机失事中
死亡）那样的俄罗斯人。另一些突出特征用来纪念荷兰天文学家
赫茨普龙、法国数学家伽罗瓦、意大利物理学家费密、美国数学
家维纳和英国物理学家科克罗夫特。在一个限定的区域内，我们
可以找到能斯脱、伦琴、洛伦兹、莫塞莱、爱因斯但、玻尔和道
尔顿，所有这些人在发展原子理论和亚原子结构方面都起了非常
重要的作用。
由于对科学著作和科幻小说的喜好，门泽尔决定将几个环形
山分配给一些人，他们在正统科学把空间飞行视为妄想而不予理
睬的时候，却帮助激发起整整一代人对空间飞行的热情。为此有
一个环形山被用来纪念根斯巴克，他出版了美国第一本全部登载
科幻小说的杂志；另一个环形山则用来纪念威利·莱，在所有作
家当中，他是最不屈不挠地精确描述火箭的潜力及其成就的人。
宇航员和月球
然而不载人的月球探险，无论多么地精彩和成功，也还是不够
的。难道人就不能和火箭做伴吗？实际上，在卫星１号发射后，仅
用了３年半的时间，人们就朝着这个方向迈出了第一步。
1961年4月12日， 苏联宇航员加加林被射入轨道而且安全返回
地面。3个月后的8月6日，另一位苏联宇航员季托夫绕地球17圈才
着陆，自由飞行了24小时。1962年的2月20日，美国把它的第一位
宇航员格伦送入轨道，绕地球3圈。此后，许多人离开过地球，有
的甚至留在空间达数月之久。1963年6月16日，苏联的一位女宇航
员捷列什科娃被射入轨道，自由飞行71小时，共绕地球17圈。1983
年，赖德成为美国第一位被送入轨道的女宇航员。
火箭也曾一次载2～3人离开地球。第一次是在1964年10月12日，
载有苏联宇航员科马罗夫、费奥克季斯托夫和叶哥罗夫。美国则在
1965年3月23日首次发射载有多人的火箭，上有格里索姆和J.W.扬。
1965年3月18日，苏联宇航员列昂诺夫成了第一位在空间离开
宇宙飞船的人。1965年6月3日，美国航天员怀特也做了空间行走。
虽然在1965年之前苏联取得了大部分的空间“第一”，但是美
国却后来居上。载人航天器在空间进行演习、会合和对接，并且开
始飞向越来越远的地方。
然而，在航天计划的进行中也有灾难发生。1967年1月，三位
美国宇航员格里索姆、怀特和查菲在一次例行测试中因航天舱起火
而丧生于地面。之后1967年4月23日，科马罗夫在返回地面时因降
落伞缠结而殉难，他是第一位在航天飞行中死亡的人。
由于这些灾难，美国重新设计了航天舱，使之更为安全，因而
推迟了使用三人宇宙飞船登月的阿波罗计划，但是这个计划并没有
被放弃。第一艘载人的阿波罗宇宙飞船阿波罗７号，于1968年10月
11日发射，载有3名宇航员，以拉希为指令长，阿波罗8号于1968年
12月21日发射，在博尔曼的指挥下接近月球，以相当近的距离环绕
月球。1969年5月18日发射的阿波罗10号也接近月球，并把一枚登
月舱送到离月球表面14．5公里（9英里）的地方。
终于，1969年7月16日，阿波罗11号在N.A.阿姆斯特朗的指挥下
发射了。7月20日，阿姆斯特朗成为第一位站在另一个世界土地上的
人。
从那次以后又发射了6艘阿波罗宇宙飞船，其中有5艘——12、
14、15、16、17号——非常成功地完成了它们的任务。阿波罗13号
因在空间发生了故障被迫返回，没有在月球着陆，不过它安全地返
回了地球，无人丧生。
苏联的航天计划中还没有包括载人到月球的飞行，但是1970年
9月12日，往月球上发射了一艘不载人的宇宙飞船。这艘飞船在月球
上安全地软着陆，采集了一些土壤和岩石的标本，然后把这些标本
平安地带回了地球。在这之后，苏联一艘自动宇宙飞船在月球上着
陆，从地球上遥控着在月球上移动了几个月，不断地把资料送回地
球。
从对月岩（载人的或不载人的登月所带回的）的研究中，得到
一项惹人注目的结果，就是月球似乎完全是死的。月球表面好像一
直曝露在高热之下，因为上面覆盖着一层像玻璃一样的东西，看来
可能是表面岩石被熔化的结果。没有任何水的痕迹，也没有迹象表
明月面下面可能存在水或过去可能存在水。那里没有任何生命，甚
至没有任何可能与生命有关的化学物质的迹象。
从1971年12月之后，再没有任何登月活动，目前也没有任何登
月的计划。然而毫无疑问，人类的技术能够把人和机器在任何需要
的时候放到月球表面，同时，航天计划在其他方面仍在进行。
扫校者注：90年代中期开始对月球进行了新的考察。人们猜想上面
可能存在着水，但现在(2001年)还没有发现可靠证据。
金星和水星
在环绕太阳的行星中，有两个比地球更靠近太阳，它们就是
金星和水星。地球至太阳的平均距离是1.5×l08公里，金星是1.08
×l08公里，而水星是0.58×l08公里。
因此我们总是在太阳的附近看到金星和水星。从地球上看，
金星离太阳不会超过47°，而水星离大阳永远不会超过28°。当
金星或水星在太阳东边的时候，在傍晚日落后就出现在西方的天
空，并在不久之后也落入地平线，因此被称为昏星。
当金星或水星位于其轨道的另一边，也就是在太阳西边的时
候，则出现于黎明前的东方，而在太阳升起后即消失在太阳的光
辉中，因而被称为晨星。
起初，人们似乎自然而然地认为，两颗昏星和两颗晨星是四
颗不同的星。但是，从观察中逐渐发现，当其中一颗昏星出现在
天空时，相对的那颗晨星从不出现；反之亦然。人们开始觉得似
乎只有两颗行星，每一颗都穿梭般地在太阳的两边来回移动，轮
流扮演昏星和晨星的角色。第一位发表这个想法的是公元前６世
纪的希腊人毕达哥拉斯，而他的这个想法可能是从巴比伦人那里
学来的。
在这两颗行星中，观察金星比观察水星要容易得多。首先是
它离地球比较近。当地球和金星在太阳的同一侧的时候，它们的
距离可以近到只有4023万公里（2500万英里），因此金星到地球
的距离仅是月球的100倍左右。 除了月球之外，没有一个大的天
体比金星更接近我们。当水星和地球位于太阳同一侧时，两者之
间的平均距离是9200万公里（5700万英里）。
金星不仅比较靠近地球（至少，当两者在太阳的同一侧时），
而且也是一个比较大的天体，能够接受比较多的阳光。金星的直
径有12100公里，而水星只有4880公里。 此外，金星有云，可以
比水星反射更多的阳光；水星则没有大气，只能像月球一样以光
秃的岩石来反射光。
结果金星的最大亮度是－4.22星等，这个亮度是天空中最亮
的恒星——天狼星的12.6倍，除了太阳和月亮之外，的确是天上
最亮的天体了。金星是如此之亮，在没有月亮的黑夜里，它能够
投射出可以觉察到的阴影。水星的亮度只有－1．2星等，和天狼
星差不多，但仍然只有金星最亮时的1/17。
因为水星离太阳很近，所以只有在天空尚有暮光或黎明的时
候在地平线附近才能看到。因此，尽管它很亮，还是很难观察到。
人们常说，哥白尼本人从未看见过水星。
金星和水星总是在太阳附近被发现，而且从太阳的一边到另
一边来回移动；这些事实自然地会使一些人猜想，这两颗行星绕
太阳而不是绕地球运转。这个想法是由希腊天文学家赫拉克利德
斯在公元前350年首先提出的， 但没有被人们接受，直到19个世
纪以后，哥白尼再度提出这个构想，不仅水星和金星，而且所有
的行星都绕太阳运行。
如果哥白尼是正确的，如果金星是一个不透光的天体，只是
像月球那样靠反射太阳光而发亮的话，那么，从地球上观察，金
星应该和月亮一样有位相。1610年12月11日，伽利略从他的望远
镜中观察金星，看到它的球面只有部分发亮。他不时地观察它，
发现的确有和月亮一样的位相变化。这对以地球为中心的行星系
统是最后的致命一击，因为这个系统无法解释实际观察到的金星
的位相变化。最后天文学家也观察到了水星的位相变化。
测量金星和水星
金星和水星都很难用望远镜进行观察。由于水星离太阳那么
近，体积那么小，离地球又那么遥远，所以很难辨认出它表面上
的标志。然而意大利天文学家斯基帕雷利却一直在仔细地研究那
些标志。根据那些标志随时间变化的方式，1889年他宣称，水星
以88天的周期绕它的轴自转。
这个说法似乎有道理，因为水星绕太阳公转的周期也是88天。
水星离太阳很近，足以被太阳的引力锁定，如同月球被地球锁定
一样，使水星自转和公转的周期相同。
虽然金星比较大，而且离地球比较近，但是它更难观察，因
为它永久地被一层厚而不散的云层所遮掩，呈现给所有观察家的
是一片没有特征的白茫茫的景象。没有人知道它的自转周期，虽
然有些人认为，金星可能也被太阳的引力锁定，所以自转周期和
公转周期相同，都是224.7天。
由于运用雷达技术的发展，使这种状况有了改变。我们可以
对物体发射微波束，然后再来测定被物体反射回来的微波束。在
第二次世界大战期间，雷达被用来侦察飞机，而天体也能反射微
波束。
举例来说，1946年，匈牙利科学家巴伊向月球发射的微波束
被反射回来，他收到了回波。
然而月球是一个比较容易达到的目标。1961年，三个不同的
美国小组、一个英国小组和一个苏联小组，都成功地发射微波束
到金星并收到回波。当时人们已经确知，这些波束以光速行进。
从波束往返金星所用的时间，可以计算出金星的距离，这比到当
时为止任何方式的测量都要准确。利用这种测量方式，太阳系中
所有其他的距离都可以重新计算，因为当时这些行星的相对位置
已经非常清楚。
此外，所有的天体只要不真正是（实际上没有任何天体是）
绝对零度，就会持续地发射微波束，而根据波束的波长展开度便
可以计算出发射天体的温度。
1962年，科学家探测到由水星的黑暗面（即未被太阳照射的
那一部分）发射出来的微波。如果水星的自转周期真是88天，那
么这个行星有一面会始终朝着太阳，因而会非常地热，而另一面
则会永远背着太阳，因而非常地冷。然而，从它发射的微波的性
质来看，水星黑暗面的温度比人们预想的高很多，因此，它必然
在某些时候得到阳光。
当一束微波从一个旋转的天体上反射回来时，由于天体表面
的运动，这一波束在反射中发生某些变化，而这种变化的性质使
我们可以计算出运动表面的速度。1965年，从事微波束反射工作
的两位美国电气工程师戴斯和佩滕吉尔发现，水星表面的转动比
预想的要快：水星以59天的周期自转，所以水星表面的每一个部
分都会在某些时候曝露于阳光之下。
精确的自转周期被证实是58.65天， 正好是公转周期88天的
2/3。这也表明它的确己被太阳的引力锁定，虽然比自转和公转周
期相等的最终情况还差一点儿。
金星探测器
金星还有更多令人惊奇的事情。由于和地球差不多大（可以
比较一下它们的直径，金星的直径是12,100公里，地球的直径是
12,756公里），所以它常被视为地球的“孪生姊妹”。金星距离
太阳相当近，但有一层云起保护作用，使它可能不至于太热。人
们猜测，这一层云是由水滴组成的，因此金星本身有一个海洋，
或许比地球的海洋还要宽广，因而可能有丰富的海洋生物。很多
科幻小说（包括我写的一些）都提到这个水源充足和富有生命的
行星。
1956年传来了第一个惊人的消息。以C.H.迈耶为首的美国天
文学家小组，在研究由金星黑暗面发射的微波后得出结论，那一
面的温度必然远远超过水的沸点。金星必定非常热，因此辐射非
常高。
这个结论几乎无法使人相信，似乎需要一种比微弱的微波束
更能打动人心的东西。既然能把火箭成功地发射到月球的附近，
那么向各个行星发射探测器看来也是合乎逻辑的，
1962年8月27日，美国成功地发射了第一枚金星探测器水手2
号，上面载有能够探测和分析金星辐射的微波并把结果经由几千
万公里的真空传回地球的仪器。
1962年12月14日，水手2号通过了近35000公里（22000英里）
厚的金星云层。一切怀疑都消失了。从两极到赤道，从黑暗面到
日照面，整个金星的表面都是地狱般的炎热。隶星表面的温度约
有475℃，高过锡和铅的熔点以及水银的沸点。
1962年的成就不止于此。微波能够穿透云层。向金星发射的
微波直接穿透云层到达金星的固体表面，然后反射回来。虽然人
类靠光波看不见金星表面，然而这微波能够“看见”。1962年，
从反射波束的畸变中，卡彭特和R.M.戈德斯坦发现，金星的自转
周期大约是250个地球日。 美国的物理学家夏皮罗后来的分析证
明是243.09天。这样慢的自转并不是太阳引力锁定的结果，因为
它的公转周期是224.7天。金星绕轴自转要比绕太阳公转慢。
此外，金星以“错误的方向”绕它的轴自转。如果想象从地
球北极正上方高处的某一点观看的话，一般行星的旋转方向都是
逆时针，但金星却是顺时针。到目前为止，对这种逆行仍然没有
适当的解释。
每次金星最接近地球（下合）时，都正好自上次接近以后绕
自己的轴逆转5周， 因此，在最接近时，金星总是以同一面对着
地球。显然，金星和地球被引力锁在了一起，但是地球似乎太小
了，与金星之间的距离又是那么远，因而不会对金星有什么影响。
水手2号以后， 美国和苏联又都发射了金星探测器。苏联设
计的探测器可以穿透金星的大气层并用降落伞软着陆，但因金星
的环境非常严酷，苏联的一系列金星号探测器进入金星大气层后
均未存留多久，不过他们的确得到了一些有关金星大气的资料。
金星的大气浓密得惊人，大约是地球大气的90倍，主要由二
氧化碳组成，这种气体在地球大气中占很小的一部分。金星的大
气有96.6％的二氧化碳和3.2％的氮。（然而，尽管金星的大气那
样浓密，它的总含氮量却只有地球的3倍左右。）
1978年5月20日，美国发射了金星先驱者号，金星先驱者号
于1978年12月4日到达金星，进入环绕金星的轨道， 并以相当近
的距离通过金星的两极。随后，许多探测器离开金星先驱者号进
入金星的大气，进一步确认并扩展了苏联金星号探测器所收集的
资料。
金星上的主云层大约有3公里厚， 位于金星表面上方约50公
里。云层由含大量硫的水组成，而在主云层的上方是一层具有腐
蚀性的硫酸雾。
云层下面到金星表面上方32公里处，其间是霾层，而再往下，
金星的大气似乎完全清澈透明。低层大气好像很稳定，没有风暴
或任何天气的变化，到处都是难以置信的稳定的热。那里只有微
风，但是以金星的空气密度来说，即使是微风也有相当于地球上
飓风的力量。总之，人们很难想出另一个比地球的“孪生姊妹”
更为糟糕的世界。
到达金星的阳光几乎全部被云层反射或吸收， 但还是有3％
到达清澈的低层大气，而可能有2.5％到达金星地面。 考虑到金
星离太阳比较近，可以首先得到比较明亮的阳光，因此，虽然有
厚而永久的云层，金星表面得到的阳光仍相当于地球的1/6。 和
地球比起来，金星可能比较暗，但是，如果有办法在那里生存下
来的话，我们仍能在金星表面上非常清楚地观看。
实际上，有一枚苏联探测器在金星表面登陆后拍摄了金星表
面的照片。这些照片显示了金星表面散布的石头，边缘锐利，表
明没有受到严重的腐蚀。
如果能够像用眼睛或照片探测和分析光波那样，用仪器来探
测和分析反射回来的微波束，我们就可以利用发射到金星表面后
反射回来的微波束“看见”金星的表面，就好像可以利用光波来
看金星一样。微波比光波长得多，因而“看见”的东西更模糊，
但总比什么也看不到要强。金星先驱者号利用微波绘出了金星表
面的地形图。
金星大部分的表面看来像地球的陆地，而不像地球的海底。
不过地球的陆地只占总面积的3/10，其余7/10为广大的海面；而
金星的超级大陆却占了总面积的5/6，剩下的1/6则是没有水的低
地。
覆盖金星的超级大陆似乎相当平坦，有一些环形山的迹象，
但是不多；浓密的大气可能早已把它们腐蚀光了。不过在超级大
陆上也有些部分凸起，其中有两处面积很大。
在金星上相当于地球北极的地方，是一片和美国差不多大的
大高原，称为伊什塔尔高地。在伊什塔尔高地的东部是麦克斯韦
山脉，有些山峰比高原外的一般平面高出11.7公里（7.3英里）。
这些山峰比地球上的任何山峰都要高。
在金星的赤道附近，另有一片更大的高原，叫做阿佛洛狄特
高地。它的山峰没有伊什塔尔高地上的高。
很难说金星上有没有真火山，但有两座可能是火山，至少是
死火山；其中瑞亚·蒙斯山延伸的地区有美国的新墨西哥州那么
大。
水星探测器
水星的表面没有像金星那样的问题。水星没有大气，没有云
层，只要送一枚水星探测器上去就行了。
1973年11月3日，水手10号发射了。它在1974年2月5日近距离
地通过金星，从金星附近传回有用的资料，然后继续朝水星前进。
1974年3月29日，水手10号从离水星表面700公里（435英里）
的地方通过，然后进入周期为176天的公转轨道，环绕太阳运行，
其周期正好是两个水星年，这使它每次回到水星时都是在以前的
同一地点，因为水手10号每绕太阳一圈，水星正好绕两圈。
1974年9月21日，水手10号第二次经过水星；1975年3月6日，
它第三次从水星上空330公里（203英里）处经过。此时，水手10
号耗尽了使它保持稳定位置的气体，因此无法再对这颗行星作进
一步研究了。
在三次经过水星当中， 水手10号对水星表面3/8的地区拍摄
了照片，证明了水星的地形看上去与月球表面很相似，到处都是
环形山，最大的一个直径达200公里（125英里）。然而，水星上
很少有“海”；最大的一块环形山比较少的地方宽约1400公里
（870英里），称为卡路里（“热”）。因为当水星在近日点时，
它几乎直接暴露在太阳照射之下。
水星也有很长的峭壁，大约有2.5公里高，160公里长。
火星
火星是从太阳数过来的第四颗行星，就在地球的外侧。火星
离太阳的平均距离是2.28×108公里， 当地球和火星在太阳的同
一侧时，这两颗行星可以彼此接近到平均8050万公里（5000万英
里）。由于火星的轨道偏心率较大，有时它和地球相离只有4830
万公里（3000万英里）。这样的近距离接近（大冲）每32年发生
一次。
如果我们以恒星为背景来观察，会发现太阳和月球从西方到
东方位置的变化多少是稳定的，而行星的运动要复杂得多。在大
部分的时间里，相对于恒星而言，它们总是夜复一夜地自西向东
运行，但在某些时候，各个行星运行减速，最后完全停止，然后
开始从东向西倒着运行。但这种逆行始终不如顺行，因此，总的
来说每个行星还是自西向东运行，最终在天空中绕一整圈。逆行
最大最显著的就是火星。
为什么会这样呢？以前以地球为中心的行星系统很难解释这
种逆行现象，但以太阳为中心的哥白尼系统则很容易解释。地球
以一个比火星更近的轨道环绕太阳，所以绕一圈所要走的距离比
较短。当地球和火星在太阳的同一侧时，地球赶上并超过火星，
使火星看起来好像在往后走。只要把地球的轨道与任何其他行星
的轨道加以比较，就可以解释所有的逆行现象，而这正是迫使人
们相信以太阳为中心的行星系统的一个重要因素。
火星比地球离太阳远，所以得到的阳光不大强。火星是颗小
的行星，直径只有6790公里（比地球直径的一半略多一点），有
一层非常稀薄的大气，因此把所得到的阳光反射出来的不大多。
另一方面，它有一个比金星有利的条件。当金星最靠近地球时，
介于我们和太阳之间，因此我们只能看到它的黑暗面。然而，当
火星最接近地球时，是在我们的外侧，因为它距离太阳比较远，
因此，我们看到的是火星明亮的一面，这就使它的亮度大为增加。
在最亮的时候，火星可以达到－2.8星等，此时它是天空中第四个
最亮的天体，仅次于太阳、月亮和金星。然而，这种亮度每隔32
年当火星大冲时才能达到。当它所在的那一部分轨道是在和我们
相对的太阳的另一侧时，由于距离太远，使它只能像一颗具有适
当亮度的恒星那么亮。
从1580年以来，丹麦天文学家第谷为了研究火星的运动并对
它未来的位置作出更准确的估计，于是对火星进行了非常仔细的
观察（他没有使用望远镜，因为当时尚未发明望远镜）。第谷死
后，他的助手——德国天文学家开普勒——利用这些观测结果计
算出了火星的轨道。开普勒发现，他必须抛弃两千多年来天文学
家一直坚持的圆形轨道的观念。1609年，他证明行星必须在椭圆
轨道上运行。开普勒的行星系统到今天为止仍然适用，而且毫无
疑问，其基本精神将永远适用。
1673年，火星对探测太阳系作出了另一项重要贡献。当时J.D.
卡西尼测定了火星的视差，使人们第一次知道了行星之间的真实
距离。
由于有了望远镜，火星不再只是一个光点。惠更斯在1659年
观察到一个黑暗的三角形标志，他命名为大流沙地带。通过追踪
这个标志，他能够证明，火星以大约24.5小时的周期绕它的轴自
转（如今的数据是24.623小时）。
因为比地球离太阳更远，火星有一个比较长的轨道，在太阳
引力的吸引下运行得比较慢。它需要668.61个火星日才有公转一
周，相当于687个地球日（1.88个地球年）。
火星是我们所知道的惟一一颗其自转周期和地球这么接近的
行星。不仅如此，1781年，W.赫歇耳还证明，火星自转轴的倾斜
方式也和地球非常相似。地球的自转轴比垂直轴（指垂直黄道面
的轴，即黄极轴。——译注）倾斜了23.45°，所以当北极倾向太
阳时，北半球是春天和夏天，当北极倾离太阳时，北半球是秋天
和冬天。南半球的季节则正好相反，因为当北极倾向太阳时，南
极倾离太阳；反之亦然。
火星的自转轴比垂直轴倾斜了25.17°， 正如W.赫歇耳通过
仔细观察所证明的那样，火星上的标志移动的方向与火星自转的
方向相同。因此，火星和地球一样有四季的变化，只是它的每一
个季节都是地球的两倍长；当然，也比较冷。
1784年发现了另一个相似点，W.赫歇耳注意到，火星的北极
和南极都有冰冠。总的来说，火星比我们在天空中看到的其他任
何一个世界都更像地球。跟月球和水星不同，火星有大气（W.赫
歇耳首先观察到的），但不像金星大气那样厚，也并不充满了云。
火星和地球的相似点并没有延伸到卫星，地球有一个大卫星，
就是月球，但是水星和金星却根本没有卫星。火星起初看来也没
有卫星，至少在两个半世纪的望远镜观测中没有发现任何卫星。
然而1877年，当火星即将大冲时，美国天文学家A.霍尔决定
在火星附近寻找卫星的踪影。由于从未发现过，所以他以为，如
果存在卫星的话，一定非常小，非常靠近火星，并很可能被火星
的光芒所淹没。
他夜复一夜地观察着，到了1877年8月11日，他决定放弃。
他的妻子斯蒂克尼鼓励他再多试一夜，结果在那多干的一夜里，
他真的发现了两颗靠近火星的小卫星。他给它们分别命名为福玻
斯和得伊摩斯，也就是火卫一和火卫二。
————————————
福玻斯和得伊摩斯是罗马神话中战神马耳斯（即希腊神话中
的阿瑞斯）的两个儿子。火星的西方名称就叫马耳斯，故有此命
名。今我国对各行星的卫星有统一的定名法则，将福玻斯和得伊
摩斯定名为火卫一和火卫二。——译注
————————————
两个卫星中，里面的是火卫一，距离火星中心只有9350公里
（5810英里），换句话说，离火星表面只有6000公里（3700英里）。
它每7.65小时绕轨道一圈，不到火星自转周期的1/3，所以当火卫
一快速前进时，会不断地超过火星表面。因此，如果从火星上看，
火卫一是西升东落。外面的是火卫二，距离火星中心23,500公里
（14,600英里），大约30.3小时绕火星公转一圈。
由于这两个卫星太小，即使用最好的望远镜观察，也不过是
个光点而已，所以在发现它们之后的1个世纪中， 除了它们至火
星的距离和公转周期外，其余的一无所知。从卫星的距离和运动
状况，很容易算出火星引力场的强度，从而算出它的质量。结果
表明火星的质量差不多正好是地球质量的1/10， 而它的表面重力
只有地球的3/8。一个在地球上重80公斤的人，到火星上将重30公
斤。
然而，火星显然是一个比月球大的世界。火星的质量是月球
的8.7倍，表面重力是2.25倍。粗略他说，在这些方面，火星大约
是介于月球和地球之间。（金星和水星因为没有卫星，所以无法
这样容易地决定它们的质量。我们现在知道，金星的质量是地球
的4/5，水星是地球的1/18。水星的质量大约只有火星的一半，因
此，水星是8大行星中最小的1个。）
知道了一个星球的大小和质量，我们可以容易地算出它的密
度。水星、金星和地球的密度都超过水的5倍，分别是5.48、5.25
和5.52。如果这些星球都是由岩石构成的话，这些值比预估值高，
因此人们认为每个行星都含有一个金属核心（这个问题将在下一
章中详细论述）。
月球的密度是水的3.34倍， 因此可能完全都是由岩石物质构
成的。火星居中，它的密度是水的3.93倍， 所以可能有一个非常
小的金属核心。
绘制火星图
天文学家想绘制火星图，描绘出火星表面上斑点的明暗图样，
这是很自然的事情。对于月球来说，这项工作可以做得很好，但
是对于火星就难办了。火星即使离我们最近时，与地球的距离也
是月球的150倍， 而且还有一层稀薄而暗淡的大气，这是月球所
没有的。
然而，1830年，曾经详细绘制过月球图的德国天文学家比尔
将注意力转移到火星：他绘制了第一张显示明暗图样的火星图。
他假定黑暗区域是水，而明亮区域是陆地。问题是其他的天文学
家也自己绘制火星图，各个天文学家所绘出来的图各不相同。
最成功的火星图绘制者是斯基帕雷利（就是后来将水星的自
转周期误认为88天的那个人）。1877年，正当火星大冲，使霍尔
得以发现它的两颗卫星时，斯基帕雷利绘制了一张图，它看上去
与以前绘制的任何图都完全不一样，却得到了天文学家的认可。
随着望远镜的不断改进，现在人们都看到了当年斯基帕雷利所看
到的景象，而这张新火星图持续了约一个世纪。斯基帕雷利分别
以古希腊、罗马和埃及地理中的名字为火星上不同的地区命名。
在观察火星时，斯基帕雷利注意到，在大的黑暗区域之间，
有细细的暗线连接，就好像是海峡连接着两个海一样。斯基帕雷
利使用了一个意大利名词，把这些暗线叫做海峡，这个词译成英
语时被误译成运河，使意思完全变了；海峡是一种自然现象，运
河则是人造的。
斯基帕雷利的观察马上引起人们对火星的新兴趣。长久以来，
人们认为火星和地球十分相似，只是比地球小，引力场也比较弱。
火星可能未能保持住它的大部分大气和大部分水，因此可能早已
干涸了数百万年，火星上可能存在的任何智慧生物都必须战胜干
燥才能生存。
人们很容易遐想，火星上不仅可能有智慧生物，而且他们可
能有比我们还要先进的技术。火星人可能会开凿运河，从冰冠取
水到温和的赤道附近的农场。
其他天文学家开始探测运河，其中最热心的是美国的洛威尔。
他是一个大富翁，1894年在亚利桑纳州建立了一座私人天文台。
那里因为远离城市灯光，有数公里高洁净的沙漠空气，所以能见
度非常好。洛威尔在那里开始绘制一张火星图，详细程度远远超
过斯基帕雷利。最后，他绘出了500多条运河， 同时还写了几本
书，宣扬火星上有生命的想法。
1897年，英国科幻小说作家威尔斯在一份畅销杂志上刊登了
一部连载小说《星际战争》，进一步宣扬这种观点。很多人认为
火星上有生命是当然的事情。1938年10月30日，O.韦尔斯把《星
际战争》改编成了广播剧，假设火星人在新泽西州登陆。由于非
常逼真，以至有许多人以为这是真的新闻报导，而在恐惧中出逃。
尽管如此，许多天文学家都否认洛威尔的运河存在。他们看
不见那些运河。第一位描述太阳黑子极小期的蒙德也认为这些只
是眼睛的错觉。1913年，他立了几个圆环，再将一些模糊不清的
不规则斑点放入圆环中，然后叫一些小学生站在相当远的距离，
远到几乎很难看清圆圈里的东西。他要求学生们画下他们所看到
的东西，结果他们画的都是和洛威尔运河非常相似的直线。
此外，直接的观察似乎也减少了火星和地球的相似性。1926
年，两位美国天文学家柯布伦茨和兰普兰德设法测量火星表面的
温度，发现比预期的要冷。白天当火星位于近日点的时候，有迹
象表明，其赤道可能相当温和，但是到了晚上，似乎到处都像南
极大陆最冷时那样冷。白天和夜晚的温差如此大，看来火星的大
气比想象的还要稀薄。
1947年，荷兰血统的美国天文学家柯伊伯分析了从火星射来
的光中的红外线部分，作出了火星大气主要是二氧化碳的结论。
他找不到氮、氧和水蒸气的痕迹。因此似乎不大可能形成任何像
地球上这样复杂的生物。然而，认为火星上有植被，甚至有火星
运河，这种信念曾经长期困扰过人们，迟迟不消。
火星探测器
火箭升入地球大气及外层空间之后，人们又燃起了解决这个
百年悬案的希望。
第一枚成功的火星探测器水手4号，于1964年11月28日发射。
1965年7月14日，水手4号通过火星上空9660公里（6000英里）处，
在通过的时候，连续拍摄了20张照片，并将之转变为无线电信号，
传送回地球，然后再转变成照片。这些照片显示出，火星上只有
环形山，没有任何运河的踪影。
当水手4号通过火星背面时， 在它消失之前，它的无线电信
号穿过火星的大气，表明火星的大气比原来人们想象的要稀薄；
其密度不到地球的1/100。
更精巧的火星探测器水手6号和水手7号分别于1969年2月24
日及3月27日发射。这两枚探测器通过火星上空3200公里（2000
英里）处，一共发回200张照片。火星表面的很多地方都被拍了
照， 这些照片表明，火星表面上有些区域像月球一样布满了环
形山，有些区域则相当平坦，还有些区域非常地混乱。显然，
火星有一个极其复杂的地质发展过程。
然而，任何地方都没有运河的踪影，大气中至少有95％的二
氧化碳，温度甚至比柯布伦茨和兰普兰德所估计的还要低。在火
星上存有智慧生物或任何复杂生物的一切希望似乎成了泡影。
但是仍然有很多工作要做。另一枚成功的火星探测器是1971
年5月30日发射的水手9号：水手9号于1971年11月13日抵达火星，
先进入轨道绕火星运行，而不直接穿越大气。幸亏没有直接通过，
否则在它前往火星的半途中，将遇到一个行星般大小的尘暴，几
个月之内，除了一片霾之外，照片上根本不会看到任何东西。在
轨道上，探测器可以等待尘暴过去。到了12月，火星的大气明朗
