Es ist ein Leichtes, unseren roten Nachbarplaneten als kleines rundes Scheibchen im Teleskop zu erkennen. Interessant wird eine Beobachtung aber erst, wenn auf seiner Oberfläche Details erkannt und benannt werden können. Mit einem Amateurteleskop ab einer Objektivöffnung von 10 cm sollten in einer Nacht mit exzellenten Sichtbedingungen (Seeing) problemlos zahlreiche Strukturen zu beobachten sein.

Die scheinbare Größe des Planetenscheibchens zeigt während einer Beobachtungsperiode exreme Schwankungen. Besonders günstig lässt sich Mars in den Wochen vor und nach seiner Oppositionsstellung zur Sonne beobachten, wenn er sich besonders nahe an der Erde befindet. Die meisten Details lassen sich nur zu dieser Zeit gut erkennen.

Doch auch von einer »Opposition zur nächsten kommt es zu recht unterschiedlichen Beobachtungsbedinungen, da die Umlaufbahn des Mars um die Sonne im Vergleich zu allen anderen Planeten sehr exzentisch ist. Der minimale Abstand zur Erde fällt daher während seiner Oppositions-Perioden teilweise stark unterschiedlich aus.

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Scheinbarer maximaler Durchmesser des Planeten Mars bei verschiedenen Oppositionen im Zeitraum von 2012 bis 2027. Die minimalen Entfernungen sind in Astronomischen Einheiten (A.E.) angegeben. Unter dem Datum der jeweiligen Opposition ist der maximale scheinbare Durchmesser des Marsscheibchens vermerkt.

Von einer Opposition zur nächsten vergehen zwar nur etwas mehr als zwei Jahre, zu besonders günstigen Oppositionen kommt es aber im Durchschnitt nur etwa alle 16 Jahre. Die nächste Perihel-nahe (bzw. sonnennahe) Marsopposion findet erst wieder im September 2035 statt, die nächste Aphel-nahe (bzw. sonnenferne) Opposition wird im Februar 2027 zu beobachten sein.  

In einer Beobachtungsnacht lässt sich die Drehung des Mars-Globus um die eigene Achse recht gut anhand der unterschiedlich hellen und dunklen Landschafts-Strukturen verfolgen. Der Mars rotiert innerhalb von 24 Stunden und 37 Minuten einmal um sich selbst. In zwei aufeinanderfolgenden Nächten blickt man zur gleichen Beobachtungszeit also wieder ungefähr auf die selben Oberflächenformationen.

Die Drehung erfolgt in der gleichen Richtung wie auf der Erde. Somit bewegen sich die Oberflächenformationen im bildumkehrenden Teleskop für einen Beobachter auf der Nordhalbkugel scheinbar von rechts nach links. Auf welche Oberflächen-Position der Blick zu einer bestimmten Zeit fällt, gibt die Länge des Zentralmeridians an. Dies ist die imaginäre Linie, die sich vom Nord- zum Südpol über die Mitte des Planetenscheibchens zieht.

Die auffälligsten im Teleskop erkennbaren Oberflächen-Formationen sind neben den weißen eisbedeckten Polargebieten vor allem dunkle Flächen und Streifen auf dem Planetenscheibchen. Diese von früheren Marsbeobachtern, wie Giovanni Schiaparelli und E.M. Antoniadi als maria oder terrae bezeichneten Strukturen sind großflächige Felsformationen, die meist von dünnen Staub-Ablagerungen bedeckt sind.

Die oberflächlichen Staubschichten sind saisonalen Winden ausgesetzt, die die feinen Partikel in die Atmosphäre aufwirbeln und teilweise über den gesamten Globus verteilen. So kann der Blick durch die Mars-Atmosphäre zeitweise mehr oder weniger stark einschränkt sein.

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Oberflächen-Karte des Planeten Mars - Download als »PDF-Datei

Zu den Gebieten, die sichtbare Veränderungen durch Staub-Verwirbelungen und -Ablagerungen zeigen, gehören z.B. Syrtis Major, Solis Lacus, Elysium und der auffällige Graben Sabaeus-Meridiani. Langzeitbeobachtungen seit den 1950er Jahren zufolge unterliegt vor allem die Region Syrtis Major teils dramatischen saisonalen Veränderungen ihrer scheinbaren Ausdehnung in der Breite. Für gewöhnlich erscheint sie demnach im Sommer der Nordhalbkugel besonders groß, die geringste Ausdehung kann im Winter beobachtet werden. Aufnahmen des Hubble Space Telescope können diese Beobachtungen seit 1990 jedoch nicht mehr bestätigen.

Auch Solis Lacus (das Auge des Mars) und Trivium-Cerberus am südlichen Rand des Elysium-Plateaus sind Gebiete, die recht oft sichtbare Veränderungen zeigen. Trivium-Cerberus ist etwa 1300 x 400 Kilometer groß, jedoch seit 1990 nur sehr schwer zu beobachten.

In kleineren Teleskopen sind nur die größten dunklen Regionen auf der Marsoberfläche zu erkennen, doch mit auflösungsstarken Instrumenten lassen sich sogar detaillierte Aufnahmen anfertigen.

Die Marsatmosphäre ist zwar recht dünn, zeigt jedoch viele verschiedene sich ständig verändernde Wolken- und Nebelformationen. Auch solche Strukturen können mithilfe von Teleskopen beobachtet werden. Dazu zählen weiße Wassereis-Wolken, bläuliche Randschleier und gelbliche Staubwolken.

Die Erscheinung von Wolken steht in Verbindung mit der saisonalen Sublimation (Ausgasung) von gefrorenem Material über den Polkappen, vor allem über der nördlichen Polar-Region. Wolken und Nebel-Erscheinungen sind im Frühling und Sommer der Mars-Nordhalbkugel (bzw. bei Aphel-nahen Oppositionen) wesentlich häufiger auszumachen als während der für die Südhalbkugel entsprechenden Mars-Jahreszeiten.

Einzelne Wolken

Einzelne Wolken treten oft wiederkehrend über bestimmten Oberflächenformationen auf, vor allem über Libya, Chryse und Hellas. Als Beispiel sei die sogenannte Blaue Syrtis Wolke genannt, die für gewöhnlich um das Libya-Bassin zirkuliert und durch Syrtis Major zieht. Diese blau erscheinende Wolkenformation kann am besten beobachtet werden, wenn sich Syrtis Major nahe dem Planetenrand befindet.

Orographische Wolken

Orographische Wolken erscheinen vor allem im Herbst der Mars-Nordhalbkugel über Gebirgsformationen, ähnlich den orographischen Wolken auf der Erde, die für gewöhnlich an Berghängen entstehen. Ein Beispiel ist die W-förmige Wolkenformation, die von Winden verursacht wird, die über den hohen Olympus Mons und andere Vulkane des Tharsis Plateaus hinwegziehen. Weitere solcher Wolkenformationen wurden auch über Elysium beobachtet.

Zwischen Frühling und Sommer der Mars-Südhalbkugel formieren sich über den Spitzen der hohen Vulkane des Tharsis Plateaus recht häufig helle Wolken aus gefrorenen Wassereis-Kristallen. Diese Orographischen Wolken entstehen zur lokalen Mittagszeit und wachsen an, bis sie am Nachmittag den westlichen Rand erreicht haben. Manchmal übertreffen sie sogar die Helligkeit der Polkappen.

Da die Marsoberfläche bei der Beobachtung durch einen Blaufilter sehr dunkel erscheint, heben sich Wassereis-Wolken besonders kontrastreich ab.

Randschleier

Am Morgen- und Abendhimmel des Planeten bilden sich häufig einige dünne Wolkenbänder. Diese werden durch Trockeneispartikel in der Hochatmosphäre verursacht.

Staubstürme

Gelbliche Staubwolken und »Staubstürme treten in der Mars-Atmosphäre in allen Größenordnungen auf − von lokal begrenzten Phänomenen bis hin zu globalen Ereignissen, die die Sicht durch die Marsatmosphäre über Monate hinweg verschleiern können.  

Um Planeten möglichst optimal mit einem Teleskop fotografisch erfassen zu können, genügt es in der Regel nicht, eine einzelne Aufnahme anzufertigen. Aufgrund der Luftunruhe erscheint das Planetenscheibchen meist recht unscharf, kostrastlos oder farbverzerrt.

Zur Verbesserung der Bildqualität werden zunächst mehrere Aufnahmen (bzw. Videos) angefertigt. Später werden die detail- und kontrastreichsten Exemplare ausgewählt und zu einem Einzelbild gemittelt (gestackt). Dieses Bild wird in der Regel durch Anwendung von Scharfzeichnungs-Filtern und andere Techniken der digitalen Bildoptimierung nachbearbeitet, damit ein möglichst detailreiches Ergebnis erzielt wird.

Darüber hinaus können bereits während der Aufnahme spezielle Farbfilter eingesetzt werden, um bestimmte Details gezielt und möglichst kontrastreich zu erfassen.

Christoph Rollwagen

Gestackte Amateur-Aufnahme des Planeten Mars vom 31. August 2003, nur wenige Tage nach seiner außergewöhnlich erdnahen Opposition - Das Bild wurde aus 40 Einzelaufnahmen gemittelt. Diese wurden mit einer Sony Mavica CD-200 aufgenommen, die vor einen 900mm-Newton-Reflektor f/8 gehalten wurde. Bearbeitung mit Registax 4.

Christoph Rollwagen
Amateur-Aufnahmen des Planeten Mars während seiner Annäherung im Jahr 2007. Der Blick fällt jeweils auf die dunklen Formationen Sinus Meridiani, Sinus Sabaeus und Syrtis Major. Am oberen Rand ist die nördliche Polkappe zu erkennen. Die Aufnahmen entstanden Anfang Oktober (links), Anfang November (Mitte) und Mitte Dezember (rechts). Der Mars erreichte seine Opposition am 24. Dezember 2007. Kamera: Philips ToUCam 740K, Optik: 1000mm GSO Newton Reflector f/5 + 2x Barlow + 3x Barlow, Bearbeitung mit Registax 4.