Jefferson et l'Occident. En 1800, les Européens et les Américains comprenaient la géographie de base des continents du monde, à l'exception des deux tiers occidentaux de l'Amérique du Nord ainsi que de l'intérieur de l'Afrique, de l'Arctique et de l'Antarctique. La France, l'Angleterre, la Russie, l'Espagne et les États-Unis ont tous regardé la région au-delà du Mississippi en Amérique du Nord pour son potentiel commercial, mais ne l'avaient jamais suffisamment exploré. Même les communautés indiennes ne connaissaient que le terrain des sous-régions spécifiques qu'elles chassaient ou cultivaient régulièrement. Eux aussi manquaient de perspective continentale. Thomas Jefferson, obsédé par la cartographie et l'histoire naturelle, a compris la nécessité d'explorer et de cartographier la vaste région à l'ouest du Mississippi. Durant les années 1790, il essaya en vain d'obtenir des fonds pour un voyage scientifique dans l'océan Pacifique. Au moment de son inauguration en 1801, Jefferson - l'un des hommes les plus érudits de la première république - croyait que les Blue Grass Mountains de Virginie étaient les plus hauts sommets d'Amérique du Nord; le mammouth laineux et d'autres créatures préhistoriques pourraient encore vivre dans les Dakotas; les grandes plaines abritaient des volcans et une montagne de sel pur; les rivières Rio Grande, Missouri et Columbia sont toutes issues d'une seule source; et une voie navigable reliait les océans Atlantique et Pacifique. Bien que Jefferson se soit trompé sur tous ces points, son ignorance révèle l'état primitif des connaissances scientifiques sur le territoire qui est devenu l'Occident. Cependant, sa curiosité intense a incité à la dépense initiale de fonds gouvernementaux qui a déclenché un demi-siècle d'explorations continentales et d'avancées géographiques.
Lewis et Clark. L'expédition du Corps of Discovery de 1804 à 1806 a représenté l'importance de la science des Lumières dans la construction future de la nation. Jefferson a chargé Meriwether Lewis de prendre des mesures; obtenir des échantillons géologiques; décrivant la flore, la faune et les personnes qu'il rencontrerait; et étudier le sol pour son potentiel agricole. En préparation, Lewis a passé plusieurs semaines à Philadelphie à consulter des membres de l'American Philosophical Society, l'une des associations savantes les plus distinguées au monde à l'époque. De ses membres, il a appris la botanique, l'astronomie et d'autres disciplines nécessaires. Au cours de son voyage, Lewis a envoyé à Jefferson des boîtes de spécimens naturels et en a décrit d'autres dans ses journaux. Ses écrits décrivent des animaux jusque-là inconnus des Blancs, tels que les lièvres, les coyotes, les crotales et les grizzlis. Au cours des hivers 1804-1805 et 1805-1806, il écrivit une centaine de créatures occidentales (mammifères, oiseaux, reptiles et poissons), dont plus de deux douzaines n'avaient jamais été vues auparavant par des personnes d'origine européenne. Lewis se considérait comme un meilleur zoologiste que
botaniste, mais il a également décrit des dizaines de plantes inconnues. Les historiens ont longtemps critiqué Jefferson pour ne pas avoir envoyé de spécialistes scientifiques dans l'expédition, mais beaucoup conviennent maintenant que son choix de commandant remplissait le but scientifique de l'expédition. Pour son temps, Lewis est devenu un naturaliste remarquable, et sa collecte d'échantillons et ses descriptions écrites (publiées plusieurs années après son retour en Orient) ont apporté une contribution inestimable à la compréhension du dix-neuvième siècle du continent nord-américain.
Brochet et long. La mission de Lewis et Clark s'est avérée être seulement la première expédition à faire la chronique de la nature en Occident. En 1806-1807, Zebulon Pike a mené une expédition à l'ouest du Mississippi qui s'est étendue au nord de la Nouvelle-Espagne. Les observations les plus notables de Pike comprenaient peut-être son rapport largement diffusé sur le Rio Grande, sa description des Grandes Plaines comme un désert et sa découverte du sommet de la montagne qui porte maintenant son nom dans le Colorado. En 1819-1820, l'expédition de Stephen Long a conduit des soldats et des scientifiques à l'ouest à travers les plaines centrales jusqu'aux montagnes Rocheuses, explorant également de vastes portions des vallées du Mississippi et du Missouri. Les naturalistes de ce voyage ont collecté et rapporté de nouvelles informations sur les plantes, les animaux, le sol, le climat et la géologie. Vers le milieu des années 1820, le voyage de Long avait suscité une série de livres, de cartes et d'articles scientifiques qui ont facilité les recherches ultérieures sur des hommes tels que John C. Frémont et John Wesley Powell. Long a confirmé l'évaluation de Pike selon laquelle les plaines étaient une région impropre à l'agriculture et au bétail domestiqué malgré le fait que ses herbes abritaient des milliers de buffles. Dans le processus, Pike et Long ont contribué à établir le stéréotype des Grandes Plaines en tant que «Grand Désert Américain». Bien que les agriculteurs et les éleveurs des plaines contemporains ne leur aient jamais pardonné cette représentation, certains agronomes et écologistes ont confirmé les affirmations de Pike et Long sur la région et sa capacité à soutenir l'agriculture et l'élevage à long terme.
Frémont. Le lieutenant John C. Fremont, connu sous le nom de «Pathfinder», dirigea une expédition depuis Independence, Missouri, en 1843, qui suivit la rivière Kansas à l'ouest, traversa les montagnes Rocheuses et traversa la plaine de Laramie par South Pass. La description de Fremont de la vallée du lac Salt a inspiré Brigham Young et ses partisans mormons à s'y installer une décennie plus tard. Le groupe de Fremont a finalement atteint le fleuve Columbia au nord de ce qu'il a appelé le Grand Bassin. De là, Fremont a suivi la chaîne de la Sierra Nevada vers le sud en Californie. L'expédition a enduré une saison hivernale brutale avant d'arriver finalement au ranch de Sutter, un site qui, en 1849, serait submergé par de potentiels chercheurs d'or. Comme la plupart des explorateurs militaires, le potentiel d'agrandissement du territoire américain a motivé de nombreuses explorations de Fremont. Cependant, ses découvertes se sont révélées importantes pour les recherches géographiques ultérieures. Avec l'aide de Charles Preuss, un cartographe prussien, Fremont a produit la première carte précise de l'ensemble du Trans-Mississippi Ouest ainsi qu'une carte spéciale des émigrants des sentiers de l'Oregon et de la Californie avec des informations précises sur les distances, les points de repère et les traversées de rivières.
Autres explorations. Pendant la guerre du Mexique de 1846 à 1848 et les hostilités croissantes entre le gouvernement fédéral et les Indiens des Plaines, l'armée américaine a cartographié de grandes parties de l'Ouest à des fins de reconnaissance. Les scouts ont produit des cartes qui identifiaient les emplacements des points d'eau et des cols de montagne, ce qui leur permettait de déduire les mouvements ennemis. À la suite du traité de Guadalupe Hidalgo, qui a établi la frontière officielle entre les États-Unis et le Mexique, le Corps topographique américain a étudié la longueur du Rio Grande, produisant des études qui se sont avérées utiles dans le développement ultérieur du chemin de fer. Aux postes militaires individuels, les chirurgiens de l'armée ont rédigé des rapports descriptifs du terrain, de la flore et de la faune locaux, ainsi que des comptes rendus détaillés des niveaux de santé et d'hygiène des troupes et des communautés civiles voisines. Les employés du gouvernement - ingénieurs, soldats et topographes - ont également prospecté l'eau, cartographié les rivières et les ports, construit des barrages et supervisé la construction de routes. Ces premiers efforts représentaient une alliance entre la science et le gouvernement qui se poursuit encore aujourd'hui.