01.10.01 – Marte 1

Flaugergues, Fritsch, Huth, Gruithuisen, Arago, Kunowsky, Harding

I grandi riflettori usati da Herschel e Schröter erano fatti di speculum (una lega di rame e stagno) difficile da levigare e che si ossidava rapidamente; mentre la lavorazione degli specchi cominciava a mostrare i suoi limiti, si assistette ad un enorme salto di qualità delle lenti acromatiche. Nel 1799, l’artigiano svizzero Pierre Louis Guinand (1748-1824) trovò un metodo per produrre dischi di vetro flint di grandi dimensioni e senza strie. Trasferitosi a Monaco di Baviera, si unì al geniale ottico Joseph von Fraunhofer (1787-1826), che iniziò a studiare con cura il progetto ottico dei doppietti, e dal 1812 iniziò la produzione di lenti acromatiche di qualità eccezionale, che iniziarono ad essere contese dai principali Osservatori. Così, il “sorpasso” delle lenti sugli specchi si verificò dopo la morte di Schröter.
Il conte Friedrich von Hahn (1741-1805) osservò Marte alla fine del ‘700 [l’Astronomisches Jahrbuch für 1797 (1794), riporta un suo articolo {A-0008.0022_.0000.17940000-0249_0252} p. 250 ➤ e un rozzo disegno del 1794 ➤ ], ma a quell’epoca si mise in luce soprattutto il francese Honoré Flaugergues (1755-1835), giudice civile (conciliatore), nato e sempre vissuto a Viviers (Ardèche, Francia), poco a nord di Avignone. Dal 1785 iniziò una lunga serie di osservazioni astronomiche e meteorologiche in un modesto osservatorio privato, attrezzato con un mediocre telescopio acromatico da 13 m di focale, con un ingrandimento di soli 90X. Nel marzo 1811 osservo’ per primo la cometa che poi fu chiamata di Pons. Iniziò ad osservare Marte all’opposizione del 1796, ma compì gli studi più completi in quelle del 1809 (perielica) e del 1813. Descrisse le prime osservazioni in Journal de Physique (Paris) 69 (1809) {A-0024.0069_.0008.18090800-0126_0137} p. 126 ➤ ; le seconde nella Correspondance astronomique di Zach, I, (1818) {A-0760.0001_.0000.18180000-0180_0182} p. 180 ➤ . Flaugergues notò le macchie più vistose del disco, che gli apparivano di un rosso scuro, e calcolò il tempo richiesto perché ritornassero visibili allo stesso modo. Ottenne dati inconsistenti, per cui come Schröter non riuscì a credere che fossero dettagli permenenti della superficie, ma considerò le macchie strutture atmosferiche. Scrisse: {A-0024.0069_.0008.18090800-0126_0137} p 129 ➤ Queste macchie mi sono apparse in generale confuse mal terminate, al punto che era difficile distinguere i loro contorni e la loro giusta estensione: si può notare che le macchie apparirono ordinariamente nella parte australe del disco di Marte.

I disegni di Flaugergues furono riprodotti da Flammarion in “La Planète Mars et ses conditions d’habitabilité”, vol. 1 {B-0093.01_.1892} p. 85 ➤ . Secondo alcuni storici, le osservazioni di Flaugergues sarebbero state influenzate da tempeste di sabbia [vedi per es. C. F. Capen and L. J. Martin, “The Developing Stages of the Martian Yellow Storm of 1971,” Lowell Observatory Bulletin, no. 157, vol. 7, {A-0193.0007_.0157.19711130-0211_0216} pp. 215 ➤ e quindi egli sarebbe stato il primo ad osservare le nubi gialle (1809). In aggiunta alle sue confuse osservazioni delle macchie di Marte, Flaugergues notò la rapidità di fusione della cappa polare sud e notò se essa consisteva di ghiaccio e neve, “come tutti credono”, ciò prova che Marte, nonostante la sua maggiore distanza dal Sole, deve essere più caldo della Terra: (1818) {A-0760.0001_.0000.18180000-0180_0182} p. 182 ➤ Nel 1811 predisse che la calotta dell’emisfero sud si doveva sciogliere maggiormente di quella dell’emisfero nord.

Johann Heinrich Fritsch, pastore di Quedlinburg, osservò Marte nel 1802, 1803, 1807: Astronomisches Jahrbuch für 1806 {A-0008.0031_.0000.18030000-0181_0190} p. 188 ➤ e tavola ➤ ; Astronomisches Jahrbuch für 1810 {A-0008.0035_.0000.18070000-0217_0221} p. 218 ➤ e tavola ➤. Ecco le riproduzioni di Flammarion {B-0093.01_.1892} p. 89 ➤

Johann Sigismund Gottfried Huth (1762/3-1818) osservò Marte nel 1805 a Mannheim e Frankfurt, con risultati di scarso rilevo; tentò di cimentarsi nel calcolo del periodo di rotazione, trovando 24h43m. Astronomisches Jahrbuch für 1808 {A-0008.0033_.0000.18050000-0238_0241} p. 240 ➤ e tavola ➤ . Ecco le riproduzioni di Flammarion {B-0093.01_.1892} p. 89 ➤

Franz von Paula Gruithuisen (1774-1852) osservò Marte nelle date 1.1.1813, 31.8.1813, 14.1.1814 : Astronomische Jahrbüch für 1817 {A-0008.0042_.0000.18140000-0185_0191} p.186 ➤ e tavola ➤ ; Astronomische Jahrbüch für 1819 {A-0008.0044_.0000.18160000-0250_0252} p.251 ➤ Gruithuisen notò, in ottobre 1813 e agosto 1815, che la massima estensione della cappa polare sud coincideva con l’autunno australe. Ecco le riproduzioni di Flammarion {B-0093.01_.1892} p. 90 ➤

Jean-François-Dominique Arago (1786-1853) iniziò le sue osservazioni di Marte nel 1811. Il 31-03-1853 presentò la Mémoire sur Mars, che nel 1859 fu stampata nel Tome 11 (volume 2) delle Oeuvres complètes de François Arago {B-0627.11b.1859} p. 245 ➤ (figure a partire da p. 293). I disegni sono molto rudimentali: Flammarion {B-0093.01_.1892} p. 93 ➤

Uno dei primi ad osservare Marte con rifrattore di Fraunhofer fu Georg Karl Friedrich Kunowsky (1786-1846). Di professione giurista (al Justizrat di Berlino), fu un appassionato astronomo dilettante. Con un rifrattore Fraunhofer da 11 cm, compì osservazioni di Marte durante la sfavorevole opposizione 1821-22: “Einige physische Beobachtungen des Mondes, des Saturns, und Mars,” Astronomisches Jahrbuch für 1825 (Berlin, 1822) {A-0008.0050_.0000.18220000-0214_0226} p. 214 ➤ ; Flammarion p. 93 ➤ . Realizzò disegni di macchie scure che, diversamente da Schröter e Flaugergues, considerò dettagli fissi della superficie, ma senza poter dire una parola definitiva su questo punto.

Karl Ludwig Harding (1765-1834) in Astronomisches Jahrbuch für 1828 (Berlin, 1825) {A-0008.0053_.0000.18250000-0173_0176} p 173 ➤ e tavola ➤ pubblicò le sue osservazioni del 1824, dalle quali trasse la sorprendente conclusione che la forma del pianeta variasse, sia al polo che all’equatore, senza dubbio per l’effetto dell’atmosfera; Flammarion p. 94 ➤

Mädler e Beer

Johann Heinrich von Mädler (1794-1874) si interessò all’astronomia osservando la cometa del 1811, ma peripezie famigliari gli impedirono di intraprendere la carriera desiderata. La svolta della sua vita fu l’incontro (nel 1824) con con Wilhelm Beer (1797-1850), un ben noto banchiere, fratello del poeta Michael Beer e del compositore Jakob Beer (che si firmavano Meyerbeer). Beer decise di costruirsi un osservatorio, con un rifrattore Fraunhofer di soli 95 mm di apertura (ma di eccellente qualità) nella sua villa nel famoso Tiergarten di Berlino. Mädler potè così esaudire il suo sogno di diventare astronomo. Il telescopio fu operativo nel 1828, e due anni dopo Beer e Mädler iniziarono a realizzare la mappa della Luna, che pubblicarono nel 1834. É ben noto che Beer contribuì molto poco alle osservazioni, ma il suo contributo importantissimo fu l’aver reso disponibile l’osservatorio.

Essi avevano mappato la Luna per vari mesi, quando l’opposizione perielica di Marte del 19 settembre 1830 si presentò loro come una grande opportunità; continuarono ad interessarsi di Marte per almeno una decina d’anni, pubblicando articoli in Astronomische Nachrichten:

  • Beer und Mädler, “Physische Beobachtungen des Mars bei seiner Opposition im September 1830”, Astronomische Nachrichten, 8 (1831) {A-0073.0008_.0191.18301200-0447_0456} p. 447-456 ➤ (figure a partire da ➤)
  • Mädler, “Auszug aus einem Schreiben des Herrn Mädler an der Herausgeber”, Astronomische Nachrichten, 11 (1834) {A-0073.0011_.0247.18330906-0115_0118} p. 115-118 ➤
  • Beer und Mädler, “Opposition des Mars 1834”, Astronomische Nachrichten, 12 (1834) {A-0073.0012_.0280.18350520-0269_0270} p. 269-272 ➤ fin qui
  • Beer und Mädler, “Physische Beobachtungen des Mars in der Opposition von 1837”, Astronomische Nachrichten, 15 (1837) {A-0073.0015_.0349.18380407-0219_0226} p. 219-226 ➤ (figura ➤)
  • Mädler, “Physische Beobachtungen des Mars in der Opposition 1839”, Astronomische Nachrichten, 16 (1839) {A-0073.0016_.0382.18390815-0355_0362} p. 355-362 ➤ 
  • Mädler, “Physische Beobachtungen des Mars bei seiner Opposition im Jahre 1841”, Astronomische Nachrichten, 19 (1842) {A-0073.0019_.0434.18411230-0019_0026} p. 19-26 ➤

Queste osservazioni vennero poi raccolte in un libro, pubblicato in francese e tedesco: Fragments sur les corps célestes du système solaire (Paris, 1840) {B-0628.00_.1840} ➤, and Beiträge zur physischen Kenntniss der himmlischen Körper im Sonnensysteme (Weimar, 1841) {B-0257.00_.1841} ➤ (mappa di Marte ➤)

Per vari mesi intorno alla data dell’opposizione del 1830, Beer and Mädler osservarono accuratamente Marte. Il loro primo obiettivo fu la determinazione del periodo di rotazione; allo stesso tempo, sperarono di poter stabilire una volta per tutte se i dettagli del disco si riferiscono a caratteristiche permanenti della superficie. Il rifrattore Fraunhofer, anche se di piccole dimensioni, era superbo e consentiva una definizione superiore ai grandi telescopi di Herschel e Schröter. Nonostante questo, Beer e Mädler trovarono che le caratteristiche superficiali di Marte erano deboli e mal definite:

{A-0073.0008_.0191.18301200-0447_0456} p. 448 ➤ … l’uso di un micrometro non ci è sembrato conveniente, lo spessore dei fili causando più incertezza di oggetti così minuti di quella ottenuta stimando solo ad occhio. I disegni furono eseguiti immediatamente al telescopio. Normalmente passò un po’ di tempo prima che l’indefinita massa di luce si risolvesse in una immagine con caratteristiche riconoscibili. Poi tentammo di stimare le coordinate dei punti più distinti, usando la macchia bianca al polo sud per la determinazione del meridiano centrale, e solo dopo facemmo lo schizzo del rimanente materiale… Infine, ognuno di noi comparò il disegno con l’immagine telescopica, in modo che tutto quello che veniva mostrato fosse stato visto da ciascuno di noi e potesse essere abbastanza attendibile.

Il loro studio lasciò pochi dubbi che i dettagli superficiali fossero costanti, non dovuti a nuvole.
All’inizio delle loro osservazioni, l’attenzione di Beer and Mädler era stata colpita da piccola chiazza rotonda “appesa ad un nastro ondulato”. Questa macchia rotonda era stata rappresentata in modo molto imperfetto da Herschel nel 1783, e in varie occasioni da Schröter nel 1798, ma Beer and Mädler furono i primi a vederla chiaramente. Essa era situata a 8° a sud dell’equatore, e rappresentava un conveniente punto di riferimento per determinare il periodo di rotazione del pianeta. In seguito, gli astronomi concordarono su questa scelta; il dettaglio superficiale scelto da Beer and Mädler (chiamato Sinus Meridiani) divenne il contrassegno del meridiano 0 di Marte. I due astronomi tedeschi non costruirono una nomenclatura dei dettagli marziani, ma li designarono semplicemente con lettere; così, la piccola chiazza rotonda divenne a, Syrtis Major efh, e così via. Dalle loro osservazioni della macchia a, dedussero un periodo di rotazione di 24h37m9.9s, con un progresso enorme rispetto alle stime precedenti.

Nel 1830, Beer and Mädler iniziarono un accurato studio della cappa polare sud; seguirono il suo rapido restringimento, e notarono che era continuato sino alla stagione marziana corrispondente alla nostra metà di luglio. Poi la cappa iniziò lentamente a crescere; queste osservazioni diedero un forte supporto all’idea che essa consistesse di ghiaccio e neve. Le osservazioni durante le opposizioni del 1832 e 1834-35 confermarono i precedenti risultati, senza aggiungere molto di nuovo.
Nel 1837 iniziarono ad usare il rifrattore da 24 cm dell’Osservatorio reale di Berlino, ma furono ostacolati dall’opposizione sfavorevole di Marte, e dal “cattivo tempo quasi senza precedenti” di Berlino. Tuttavia, furono in grado di migliorare la stima del periodo di rotazione, ricavando un eccellente 24h37m23.7s; si domandarono come Herschel potesse aver ricavato un valore maggiore di 2 minuti. Esaminando accuratamente i disegni del 1777 e 1779, trovarono che Herschel aveva calcolato una rotazione in meno del dovuto; tenendo conto di questo, l’accordo fra le due determinazioni diveniva eccellente.

Nel 1830, la cappa polare sud in ritiro era inclinata verso la Terra; nel 1837 fu la volta della cappa polare nord. Le due cappe mostrarono un comportamente notevolmente differente; entrambe erano situate a pochi gradi dai poli, ma quella sud crebbe molto di più, con un ritiro più rapido e completo. La più piccola dimensione misurata per la cappa sud fu 6°, per quella nord 12 o 14°. Queste differenze sono spiegate dall’andamento delle stagioni marziane. Introduciamo un calendario basato su Ls, la longitudine aerocentrica del Sole, che vale 0° all’equinozio di primavera (per l’emisfero settentrionale), 90° per il solstizio d’estate, 180° equinozio d’autunno, 270° solstizio d’inverno; nell’emisfero meridionale, le stagioni sono 180° fuori fase: inverno invece di estate, e così via. Siccome il perielio di Marte si trova a Ls=251°, il pianeta passa per questo punto alla fine della primavera meridionale; quindi primavera ed inverno meridionali sono più bervi ma più calde di quelle settentrionali; inversamente, gli autunni ed inverni settentrionali sono più lunghi e freddi. L’emisfero sud esperimenta quindi variazioni stagionali più pronunciate di quello nord. Ciò si riflette nella marcata differenza delle variazioni delle calotte.

Oltre a studiare le calotte, Beer e Mädler continuarono a disegnare le macchie del pianeta. L’area scura circondante la calotta polare nord sembrò subire dei cambiamenti marcati: nel 1837 era di larghezza ineguale e non ovunque ugualmente nera, anche se molto più scura delle altre macchie; nel 1839 era divenuta debole e sottile. Suggerirono che l’area scura fosse terreno paludoso inumidito dallo scioglimento della neve. A volte, nel 1837 Marte apparve quasi senza dettagli, a parte la calotta polare, che rimaneva sempre distinta, e Syrtis Major. Nonostante il cattivo tempo a Berlino in quell’anno, furono tentati a concludere che le oscurazioni fossero dovute a nubi marziane.
Nel 1840, Mädler combinò tutte le osservazioni e disegnò la prima mappa di Marte che fosse mai stata fatta. Certamente, lascia molto a desiderare, ma si trattò comunque di un evento importantissimo. Nello stesso anno, Mädler lasciò Berlino per diventare direttore dell’Osservatorio di Dorpat (Tartu), Estonia. All’opposizione del 1841 fece solo poche osservazioni con il rifrattore da 24 cm di Dorpat, e si ripetè l’esperienza del 1837: anche se fu in grado di ritrovare alcune macchie osservate negli anni precedenti, cercò invano delle oltre, compresa la macchia a. Non fu più sicuro della stabilità a lungo termine dei dettagli. Il libro di Flammarion ha delle buone riproduzioni dei disegni: Nel 1840, Mädler combinò tutte le osservazioni e disegnò la prima mappa di Marte che fosse mai stata fatta. Certamente, lascia molto a desiderare, ma si trattò comunque di un evento importantissimo. Nello stesso anno, Mädler lasciò Berlino per diventare direttore dell’Osservatorio di Dorpat (Tartu), Estonia. All’opposizione del 1841 fece solo poche osservazioni con il rifrattore da 24 cm di Dorpat, e si ripetè l’esperienza del 1837: anche se fu in grado di ritrovare alcune macchie osservate negli anni precedenti, cercò invano delle oltre, compresa la macchia a. Non fu più sicuro della stabilità a lungo termine dei dettagli. Il libro di Flammarion ha delle buone riproduzioni dei disegni: ➤ ➤ ➤ ➤

Hohn Herschel, Arago, Galle, J. F. J. Schmidt, O. M. Mitchel, W. de La Rue

Sir John Frederick William Herschel (1792-1871), figlio dello scopritore di Urano, scrisse su Marte nel suo famoso libro Outlines of Astronomy, che ebbe molte edizioni, a partire dal 1849. Quinta edizione (1858) {B-0099.00_.1858} : Mars p. 338 ➤, figura in Flammarion ➤ . Herschel riteneva che le aree ocra del pianeta fossero continenti e suggerì che potessero avere una natura simile al calcare rosso della Terra; le aree scure sarebbero state mari, siccome l’acqua assorbe la luce molto più fortemente del suolo. Registrò colori verdastri nei mari, anche se sospettò che fossero illusori – un effetto ottico risultante dal contrasto con le aree ocra. Altri non accettarono l’idea che i mari di Marte lambissero solo deserti senza fine, e sostennero che il colore dei continenti fosse dovuto ad una vegetazione dalle tinte accese, propria del pianeta (per esempio C. Flammarion, in una comunicazione presentata all’Accademia delle Scienze nel luglio 1873).

Jean-François-Dominique Arago, dal 1830 direttore dell’Osservatorio di Parigi, richiamò l’attenzione degli astronomi sull’astronomia fisica, allora negletta. Osservò Marte dal 1846 al 1847, lasciandone vari disegni, nei quali compaiono o pochissime macchie o talora una sola macchia lunga e larga come una striscia. Era restio alla precisa identificazione delle macchie, a causa dei loro continui cambiamenti, tuttavia, notò delle sfumature di colore su Marte. Trovò che la tinta rosata era ovvia a basso ingrandimento; a maggiori ingrandimenti, la tinta passava successivamente ad ararancione, giallo, e finalmente a limone [Astronomie populaire (Paris, 1854-57), vol. 4 {B-0064.04_.1867} p. 136 ➤ Concordava con Herschel jr. che la tinta verdastra delle aree scure fosse dovuta ad un effetto di contrasto.

Dal 1830 al 1837 Bessel misurò il diametro di Marte, e trovò impercettibile lo schiacciamento. Astronomische Beobachtungen auf der Königlichen Universitäts-Sternwarte in Königsberg, 23, 1837 (1847) {A-0760.0023_.0000.18470000-0094_0095} p. 94-95 ➤ J.A.C. Dudemans di Leida elaborò queste misure in Astronomische Nachrichten, 25, Nr. 828 {A-0073.0035_.0838.18520000-0351_0354} p, 351 (1852) ➤

Sir James South studiò l’atmosfera di Marte nel 1831-32, osservando delle occultazioni stellari: “On the Extensive Atmosphere of Mars”, Philosophical Transactions, 121 Part II {A-0002.0121b.0000.18310000-0417_0422} p. 417 ➤ ; “On the Extensive Atmosphere of Mars”, Philosophical Transactions, 123 Part I {A-0002.0123a.0000.18330000-0015_0017} p. 15 ➤ Trovò che l’antica opinione di una estesa atmosfera di Marte era insostenibile.

Johann Gottfried Galle (1812-1910) realizzò diversi disegni di Marte nel 1837 e 1839, con il rifrattore di Berlino; 18 di questi disegni furono riprodotti da Otto Lohse in Publicationen der astronomischen Observatoriums zu Potsdam , I, fasc. 2, 1878 {A-0230.0001_.0002.18780000-0093_0132} pp. 126-131 ➤. Eccone alcuni da Flammarion ➤

Johann Friedrich Julius Schmidt (1825-1884) eseguì una grande serie di osservazioni di Marte (Amburgo 1843, Bilk 1845, Bonn, 1846-7, Olomouc 1854 e 1856, e infine ad Atene 1860, 1862, 1866, 1867, 1869, 1871, 1873). Schmidt non pubblicò questi 107 disegni, ed essi divennero noti attraverso la memoria di François Terby: “Aréographie, ou étude comparative des observations faites sur l’aspect physique de la planète Mars depuis Fontana (1636) jusqu’à nos jours (1873)”, Mémoires Couronnés et Mémoires des Savants Étrangers publiées par l‘Académie Royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique, 39 (1879) {A-0028.0039_.0001.18790000-0001_0119} ➤ . I disegni di Schmidt sono sparsi nelle tavole che accompagnano la memoria; le prendo dal libro di Flammarion ➤

L’oopposizione perielica del 18 agosto 1845 viene ricordata solo per una osservazione di Ormsby MacKnight Mitchel (1809-1862), primo direttore dell’Osservatorio di Cincinnati. Osservò una grande area della cappa polare sud (centrata a 75°S, 320°W) staccata dal resto della calotta. Osservazioni degli anni successivi mostrarono che inizia a staccarsi dal bordo della calotta sempre quando Ls=240° circa; i residui finali non spariscono per altri 20 o 30 giorni. Il 12.7.1845 osservò un punto nero nella calotta polare; si ipotizzò che queste disomogeneità derivassero da dei rilievi al disotto della calotta (“Montagne di Mitchell”).

I buoni telescopi si diffusero sempre più, tanto che in soli 30 anni dopo i lavori di Beer e Mädler la qualità delle osservazioni migliorò in maniera impressionante. Nel 1856 il pioniere della fotografia e astrofilo inglese Warren de la Rue (1815-1889) fece diversi eccellenti disegni di Marte con un riflettore da 33 cm. In uno Syrtis Major appare molto chiaramente; in un’altro, la cospicua macchia rotonda descritta da Beer e Mädler viene rappresentata come una lingua puntuta. C’è anche qualcosa di simile ai “canali” che imperverseranno alcuni decenni dopo. Da Flammarion: ➤ Viene mostrato anche un disegno di Frederick Brodie (16-06-1856), pubblicato in Monthly Notices, 16 {A-0075.0016_.0008.18560613-0204_0205} p. 205 ➤