從地面上的望遠鏡中所見的火星，大部分時間都只像是一個橙色的模糊小圓點。只有在「衝」前後一兩個月期間我們才能看清它表面的特徵、塵暴、雲塊，以及極冠的等明暗變化。

最適合火星觀測的望遠鏡應採高品質6吋（15公分）以上口徑的折射鏡，20~25公分較大口徑的牛頓式反射鏡也不錯，但鏡面精度必須要高，光軸調整也要完美。折反射鏡中SCT或 MAK在火星觀測上也偶有佳作，可惜因次鏡遮蔽率較大致使成像銳利度稍差。望遠鏡雖應挑剔，但要提醒同好們：真正決定火星觀測的良劣的關鍵其實是大氣穩定度，也就是視相度（seeing）。而且觀測的經驗是累積汗水與時間而來的，絕非一蹴可幾！

濾鏡在各行星的觀測上扮演著很重要的角色，效果相當顯著。善用濾鏡可以提高火星表面變化的反差，讓原本模糊的特徵浮現出來。有些濾鏡（如橙色和紅色濾鏡）甚至對於提高火星表面地形特徵反差特別有效。而越偏短波長的濾鏡，像紫色濾鏡（如W47）雖然會降低火星地面特徵的鑑別能力，但對於分辨火星高層大氣特徵卻特別有用，用來觀測火星表面時，幾乎已經完全看不出特徵了。

想做完善的火星觀測應該準備紅色（W25）、橘色（W23A）、綠色（W58）、藍綠色（W64）、藍色（W38 或 W80A）與紫色（W47）等幾種濾鏡。W25 和 W47 等較暗的濾鏡只適合大口徑或攝影使用。W23A 對 15 公分以下的望遠鏡或許都太暗了些，黃色的 W15 濾鏡較適合。

A.L.P.O. 觀測者使用之伊士曼˙柯達 Wratten 濾色片用在火星觀測上的特性

火星表面最顯著的特徵是一些被早期觀測者如 Giovanni Schiaparelli與E. M. Antoniadi 命名為「海」的暗斑，其實這些廣闊地區只是反射率較低的岩石和塵土而已，隨著風暴的影響，這些暗區也會有季節性的變化。曾被逐年記錄的包括 Syrtis Major（大三角）、Solis Lacus（太陽湖）、Elysium（失樂園） 與別具特色的叉狀Sinus Sabaeus-Meridiani（沙巴人灣─子午線灣）。

Syrtis Major（大三角） 是火星上最明顯的特徵，自1950 年代起出現長期變化，最典型的記錄是其寬度上的變化。一般來說，當火星北半球進入仲夏時，其寬度最大；北半球初冬時則最窄。但根據哈伯望遠鏡與ALPO的觀測顯示，Syrtis Major自1990年起似乎就一直沒有這種規律的變化。

有「火星之眼」之稱的 Solis Lacus （太陽湖），是眾所周知最富於變化的地區。另外一個吸引專業觀測者注意的是位於 Elysium 南緣的 Trivium-Cerberus 暗區，它的大小約1,300 x 400 公里寬，但在1990 年代卻突然消失。

火星的大氣也相當多變：白色的水冰雲、紅色的塵暴、臨邊的藍色霧靄與白色的霜，令觀測者為之著迷不已。火星之雲量與極冠物質蒸發至大氣中的量多寡有關，特別是北極冠。 在1990年出版的第一份火星氣候報告與後續增添的資料中，顯示火星的大氣中的雲與表面的霧在北半球的春夏季，比南半球同樣季節時要來得多。

在觀察火星雲霧現象時，建議您不妨加上一片藍色濾鏡（W38 或 W80A），效果會更好。

火星山脈上空常會出現山雲（Orographic clouds），和地球山區相似。最著名的就是出現在奧林帕斯山區（Mon Olympus）以及Tharsis高地，被風吹成「W雲」。這種山雲在北半球的秋天最活躍。此外 Elysium 也常見山雲。

火星上最常出現散雲（分立雲Discrete clouds） 的地方是Libya（利比亞）、Chryse 與 Hellas盆地，環繞在Libya盆地、橫越Syrtis Major（大三角）的「大三角藍雲」便是一例，尤其是當Syrtis Major位於火星邊緣時，雲最容易被觀察。

晨雲（Morning clouds）是火星迎日緣（即將日出處，在地球看是天空中的向東側）地表附近白色的霧或霜。霧通常在日出後便會消散，但霜則可能維持一整天。暮雲（Evening clouds）與晨雲相似，不過是出現在火星的另一側邊緣，通常較多，面積也較大。

根據最近的研究發現，火星在任何季節均會發生塵暴，最旺盛期在南半球的夏季與北半球的初夏。觀察記錄火星塵暴發生的時間、路徑與蔓延的區域對未來的火星探測任務相當重要。當塵暴發生時，火星面被漫天沙塵蒙蔽，呈現較亮的黃色，而此時地面特徵已不可見。

藍色澄清效應（blue clearing）

是一種天文學上瞭解度還很少的現象，近年來亦有學者呼籲正名為紫色澄清效應（Violet clearing）。現象發生時，火星表面低空或地面上（albedo反照度造成）一般在藍或紫光下模糊的特徵細節，此時竟能以藍或紫色濾鏡清楚地看到或拍攝下來，甚至能持續數天之久。澄清效應可能只侷限發生在一個半球上，而且會以變異的濃度由強度0 （偵測不到任何表面特徵） 變化至強度3 （以白光能見的表面特徵也能都看見）。W47濾鏡 是用來偵測及分析藍色澄清效應的標準濾鏡。通常未發生澄清效應時，火星表面的反照度差異特徵在透過Wratten 80A淡藍色濾鏡下只能約略地模糊呈現，若以深藍濾鏡（W46）或紫色濾鏡（波長380-420 nm）觀測，除了較高大氣中的雲、霧和極冠之外，火星盤面幾乎呈現不出什麼特徵。

撰文 ：吳志剛（臺北天文館研究組組長）、洪景川（臺北天文館視聽組研究助理）