火星是人类可以探索的距离地球较近的行星之一，人类如果想要冲出地月系统到达下一个行星，理论上应从火星和金星两个邻居开始。它们和地球同处太阳系内的宜居带内、同属于岩质行星、拥有孕育生命的可能性。
然而，人类经过航天探索发现，金星环境恶劣：气压是地球的92倍，空气中几乎全是二氧化碳，并且布满了稀硫酸云。地表温度常年保持在460摄氏度，探测器着陆后存活难度大，人类更是无法生存。相较而言，火星的条件“优越”不少。关于它的各方面信息多年来随处可见，但这颗星球真实而全面的形象究竟如何？
大气
火星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。
轨道
火星轨道和地球的一样，受太阳系其他天体影响而不断变动。轨道离心率有两个变化周期，分别是9.6万年和210万年，于0.002至0.12间变化；而地球的是10万年和41.3万年等，于0.005至0.058间变化，火星与地球最短距离正慢慢减小。
尺寸
火星经常被拿来与地球做比较，但其实它的质量只是地球的10.7%，9个火星才能相当于1个地球。这颗行星的半径刚过地球的一半，赤道半径是地球的53.2%，极半径是地球的53.1%。它跟地球一样，赤道半径和极半径有轻微的差异，是一个肉眼难以觉察的椭球，形状比地球还要稍微扁一点。
火星的密度在太阳系的四颗岩石行星里属于“异类”，平均密度只有3933㎏/m³，而水星、金星、地球的平均密度都在5000㎏/m³以上。因此虽然它的质量是水星的两倍，但表面引力却与水星相似，都是3.7m/s2，相当于地球的38%。这颗星球的逃逸速度，也就是离开火星飞往其他行星的最低速度，是5.03㎞/s，不到地球的一半。因此，飞船离开火星返回地球需要的燃料，比离开地球前往火星所需的燃料要少一些。
自转
火星的自转周期是24小时37分22秒，这是火星上的一个“恒星日”，也就是同一颗恒星连续两次在星空中升到最高处的时间之差。而火星上的“一天”，也就是一个“太阳日”，指的是太阳连续两次在星空中升到最高处的时间之差，比恒星日稍长，平均为24小时39分35秒。
火星自转轴倾角为25.19度，和地球的相近，因此也有四季，只是季节长度约为两倍。由于火星轨道离心率大约为0.093（地球只有0.017），使各季节长度不一致，又因远日点接近北半球夏至，北半球春夏比秋冬各长约40天。
温度
火星的轨道是椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近160摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为-273.15℃，但却具有从冬天的-133℃到夏日白天的将近27℃的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。
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