火 星
火星是太陽系八大行星之一，按離太陽由近及遠的次序排列為第四顆。
中國古代又稱為“熒惑”。火星在夜空中看起來是血紅色的，
在西方，人們以羅馬神話中的戰神瑪爾斯命名它。
在古代中國，因為它熒熒如火，位置、亮度時常變動，故稱“熒惑”。
火星有兩顆天然衛星：火衛一和火衛二，都很小而且形狀奇特，可能是被引力捕獲的小行星。
英文裡前綴areo-指的就是火星。
火星的公轉週期為687天 ，大約是兩年左右，因此火星的衝(接近地球)的發生約每兩年才會發生一次.
物理特徵
火星的直徑相當於地球的半徑，表面積只相當於地球陸地部份的面積。
相較於地球，火星顯得小多了，但由於軌跡、亮度不停變換，
加上近代至現代以來觀察到的多變的表面特徵、地形、大氣與氣候，
身為一個親近鄰居的火星仍不減對人們的吸引力。
觀測史
火星的火紅色，自古就吸引著人們，而希臘更是稱之為戰神。
此時人們觀測火星就和其他天體般，大部分是為了占星，而為了科學目的主要在十七世紀之後，
如克蔔勒探索行星運動定律時就是依據了第谷積累的大量而精密的火星運行的觀測資料。
喬瓦尼·斯加帕雷裏所繪之火星地圖。望遠鏡發明後，人們對火星可以進行更進一步的觀測。
第一個使用望遠鏡觀測星空的伽利略所見的火星只是一個橘紅小點，然而隨著望遠鏡的發展，
觀測者開始辨別到一些明暗特徵。惠更斯依此測出火星自轉週期約為24.6小時，他亦為首次紀錄火星南極冠的人。
地 理
火星探路者所見充滿礫石的火星表面
火星地形圖，明顯可見南北差異。火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷。由於重力較小等因素，地形尺寸與地球相比亦有不同的地方。
南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被熔岩填平的低原，南方則是充滿隕石坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷亦分佈各地，南北極則有以乾冰和水冰組成的極冠，風成沙丘亦廣布整個星球。而隨著衛星拍攝的越來越多，更發現很多耐人尋味的地形景觀。
火星的火山和地球的不太一樣，除了重力較小使山能長的很高之外，缺乏明顯的板塊運動，使火山分佈是以熱點為主，不像地球有火環的構造。火星的火山主要分佈於塔爾西斯高原、埃律西姆地區和零星分佈於南方高原上，例如希臘平原東北的泰瑞納山（Tyrrhena Patera）。
地形圖中，在西半球聳立一個醒目的特徵，中央即為塔爾西斯高原，高約14公里，
寬過6500公里，伴隨著盛行火山作用的遺跡，包含五座大盾狀火山，
包括太陽系最高的奧林帕斯山，有21.287公里高，550公里寬。
其他四座包括艾斯克雷爾斯山、帕弗尼斯山、阿爾西亞山和亞拔山－－以體積和1600公里的直徑來看是太陽系最大的山。
在大火山之間亦散佈著零星的小火山。
在火星的另一端還有一個較小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山為主體，北南各有較矮的赫克提斯山和歐伯山。
峽 谷
一提到火星的峽谷，可能會認為是由水造成的，但事實不只如此。除了水，還有由火山活動形成的。
由水造成的又可能是洪水短時間沖刷成的、穩定的流水侵蝕成的、或由冰川侵蝕而成；
而火山活動所噴發的熔岩流亦可造成熔岩管道（Lava Channel）。
另一個例子則是地殼張裂造成，如水手峽谷。
水與冰
機遇號的照片，顯微鏡下的石頭顯示液態水存在的痕跡。火星的低壓下，水無法以液態存在，只在低海拔區可短暫存在。
而冰倒是很多，如兩極冰冠就包含大量的冰。
2007年三月，NASA就聲稱，南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個星球達11公尺深。
另外，地下的水冰永凍土可由極區延伸至緯度約60°的地方。
推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere），只有當火山活動時才有可能釋放出來。
史上最大的一次是在水手谷形成時，大量水釋出，造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形，
流入克裏斯平原。
另一次較小但較近期的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝（Cerberus Fossae）形成時，
釋出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至今仍能看見痕跡。
對於於火星上有冰存在的直接證據在2008年6月20日被鳳凰號發現，
鳳凰號在火星上挖掘發現了八粒白色的物體，
當時研究人員揣測這些物體不是鹽(在火星有發現鹽礦)就是冰，
而四天後這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定昇華了，鹽不會有這種現象。
火星全球勘測者所照的高解析度照片顯示出有關液態水的歷史。
儘管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發現，還是沒發現更小尺度的洪水來源。
推測這些可能已被風化侵蝕，表示這些河道是很古老的。
火星全球勘測者高解析照片也發現數百個在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。
它們趨向坐落於南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。
因為沒有發現部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測他們應是非常年輕的。
右圖是個特別引人注目的例子。短短6年，這個溝壑又出現新的白色沉積物。
NASA火星探測計畫（Mars Exploration Program）的首席科學家麥克·梅爾（Michael Meyer）表示，
只有含大量液態水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個疑問。
不過有人提議，這可能是二氧化碳霜或是地表塵埃移除造成的。
另外一個關於火星上曾存在液態水的證據，就是發現特定礦物，如赤鐵礦和針鐵礦，而這兩者都需在有水環境才能形成。
2008年7月31日，美國航空航天局科學家宣佈，鳳凰號火星探測器在火星上加熱土壤樣本時鑒別出有水蒸氣產生，
從而最終確認火星上有水存在。
地質
依據軌道探測船和對火星隕石的研究，火星北方低原主要由玄武岩構成，也就是古代大片熔岩流的遺跡，
而南方高原主要是安山岩，但是有很大部分地表由於被沙塵覆蓋（也就是淺褐色亮區）而未知下方岩性。
另外，火星地表的厚沙塵主要成份是氧化鐵（Fe2O3），因此呈褐紅色。
分層結構
對於火星結構，無法像地球是以震波測量，而主要由探測船經過或環繞它時的軌道數據，以克蔔勒第三定律推得星球質量，
再由轉動慣量推得內部可能的成分和分層（如不同的地核大小會造成不同的自轉週期）。再加上既有經驗，分為三層：
地核半經約1480公里，除了主要的鐵還包含15~17%的硫，較輕元素含量亦為地球的兩倍。
因為包含這些元素使熔點降低，這含硫化鐵的核仍部份融熔。
核外包覆矽酸鹽的地函，曾形成火星地表的構造與火山，但現今似乎不活動了。
最外層是地殼，由重力測量和地形圖得出的地殼厚度，顯示火星大致上已達地殼均衡，也就是愈高則地殼愈厚，反之亦然，
如北方低原厚40公里，南方高原厚70公里，平均50公里，塔爾西斯高原和南極高原至少80公里，而在撞擊盆地較薄，
如希臘盆地只有近10公里。而最厚可達125公里。
反觀地球，平均厚約40公里，以兩個星球大小比例來看只有火星的三分之一。
地質年代
科學家對於火星地表年齡的判斷不像在地球能用放射性定年法，
目前只能靠探測照片推定，因此科學家提出一個方法：
依照一地的隕石坑密度來估算地表年齡，例如一地隕石坑密佈、
甚至相鄰相疊，此地可能老於35億年，包括約41億至38億年前的後期重轟炸期（Late Heavy Bombardment）。
若一地隕石坑散佈、較疏，則年齡可能約30億至10億年。
若一地很少或沒有隕石坑，則年齡可能小於5億年。
舉例來說，月球高地隕石坑普遍密佈，
可以推斷她地表年代久遠（44億至38億年前）；
而反觀月海，隕石坑小而稀，因此較年輕（38億至32億年前）。
而火星南方高地因隕石坑密佈，故較古老；
而平坦的北方低原則較年輕，所以地表的不同地方代表不同年齡。
依照這個方法，火星地質年代分為三個階段：
諾亞紀（Noachian Era），46∼35億年前，再分為早（early）、中（middle）、晚（late）諾亞紀。
這時期火山活動旺盛，隕石撞擊頻繁，
大氣層較厚（至少早期是如此），也可能更溫暖，而水分多，
可能存在湖泊甚至海洋，侵蝕旺盛，形成河谷，
水流也帶來沉積物沉積。塔爾西斯高原形成。
此時期是以南半球的古老諾亞高原（Noachis Terra）命名。
赫斯伯利亞紀（Hesperian Era），35∼18億年前，
再分為早、晚赫斯伯利亞紀。
此時期是一個轉換到現在的過渡期，
大量的水開始滲入地底凍結，由於水的減少，侵蝕搬運減少，雖然有時會有地下水層爆發造成地方性的崩塌、洪水。
地質作用減少，主要是大片熔岩平原形成。此時期是以一個南半球中年的赫斯伯利亞高原（Hersperia Planum）命名。
亞馬遜紀（Amazonian Era），18億年前至現在，再分為早、中、晚亞馬遜紀。
此時期與現在類似，乾、冷，地質作用和隕石撞擊更少、但更多樣，而不時有些許水份自岩石溢出至大氣或地表，形成溪壑。
奧林帕斯山和熔岩平原在此時形成，此時期是以北半球的一個年輕、被熔岩填平的亞馬遜平原來命名。
順帶一提，大部分有固體地殼的星體可依此訂出地質上各個時期，但地球、金星等不能，因為她們都有強烈的地表侵蝕、
重塑與再造，早期的地表不是進入地函熔融，就是失去原始外貌，因此不能以隕石坑疏密度來判定年齡或建立地質年代表。
磁場
火星沒有全球性磁場，導致太陽風可直接接觸並颳走大氣層，
而這數十億年的吹拂就是使大氣由厚轉薄的主因。
但有部分地殼被磁化，分佈成一條條的正反磁帶，
類似地球中洋脊兩側的連續反轉磁帶。
這些部分磁化的地殼是以前全球性磁場的遺跡，
而這些有磁場的區域就像小型的磁層，可減弱大氣被太陽風吹拂。
由觀測可知，電離層位置較高的區域也符合這些磁化區域。
1999年的一個理論，說明這些磁帶證明至少四十億年前（火星發電機停止運轉前）
火星是有板塊構造的。
而推測是四十億年前是因為希臘盆地、阿爾及爾盆地並沒有被磁化，
如果當時（四十億年前）有磁場的話，撞擊時熔化的岩石在冷凝時應再度被磁化，
但事實沒有，故磁場在那之前應已消失。
大氣
火星稀薄且充滿塵埃的紅色大氣層（但火星的天空是粉紅色的）。火星大氣層很薄，表面平均氣壓是只有7.5毫巴（約為地球的0.75%）。
成分為95%的二氧化碳，3%的氮氣，1.6%氫氣，很少的氧氣、水氣、一氧化碳、氖、氪和氙等，亦充滿著很多塵埃。
地表溫度白天可達28℃，夜晚可低至-132℃，平均-57℃。
雖然二氧化碳量是地球之數倍，但因缺乏水氣，所以溫室效應只有10℃，比地球的33℃低。
大氣結構
依據氣溫變化，火星大氣可分為三層：低層大氣、中層大氣、高層大氣（熱氣層）、逸散層。
從地表到45千米高空處為低層大氣，較為“溫暖”，熱量主要來自地面及地表塵埃的反射。
中層大氣為45千米至110千米間區域，同地球一樣，是有大氣流動的平流層。
110千米以外為高層大氣，由於吸收太陽輻射的熱量而具有極高溫度，各種氣體不再混合在一起。
200千米以外為逸散層，空氣極其稀薄，為火星大氣層與宇宙空間的交界地帶，沒有明顯分界。
氣候
由於火星的自轉軸有明顯傾斜，亦有明顯的四季變化，不過一季約為地球的兩倍長。
另一不同於地球的是，火星的軌道離心率比地球大，就是火星近日點、遠日點的差別較大，
當位於近日點時，南半球處夏季，比北半球遠日點夏季所造成的升溫更強，而北半球的冬天亦比南半球的冬天冷。
大氣環流
火星大氣環流主要為單胞環流，由赤道相對熱空氣上升，漂至極區下沉，再沿地面回到赤道。
另外，在火星的夏半球，極冠的二氧化碳昇華進入大氣，使氣壓升高；
而冬半球由於二氧化碳凝華，氣壓下降，由於進出大氣的二氧化碳量高達25%，造成南北壓力差，
空氣便傾向由高壓的夏半球流向低壓的冬半球，形成另一依季節而變向的環流。
因此火星的天氣系統趨向成為全球性的，例如塵暴。
塵暴
2001年9月發生的全球性塵暴（右）由於火星氣壓低，當太陽甫照地表時，
大氣便能快速增加動能，風速大，加上低重力，塵埃很容易被捲入空中。
而就在南半球春夏季時增溫快，易形成強烈的風，捲起的狂沙再加強增溫，
風速更快，終於形成塵暴，從太空可看到一片褐色塵雲旋轉、移動。
而這些區域性塵暴有些甚至發展成全球性塵暴，將整個星球籠罩在橘霧之下。
例如水手9號剛到達火星的時候，火星就被全球性塵暴遮住而無法觀測；
2007年7月到8月初，精神號與機會號就因沙塵暴的發生，
太陽能板接收不到足夠的光線而暫停工作。
塵捲風
精神號所拍攝的塵捲風常發生於地球的乾燥沙漠，
而在遍佈砂石的火星也一樣常見。塵捲風（dust devils）宛如迷你龍捲風，
當地表被加熱時，上方空氣便上升、旋轉，挾帶砂石，在地表上游走，
在經過的地方因為把上層淺沙帶走，留下深色軌跡。
雲
火星的雲不像地球那麼多又較厚實，由於冷、乾、氣壓低，火星的雲通常不多且薄，有些是水冰構成，有些是乾冰構成，
如果參雜沙塵則由白色變成黃色的黃雲，另外一些常見的雲，如塔爾西斯山區和埃律西姆山區的山雲、
哈伯太空望遠鏡中常見的赤道雲、火星邊緣的藍色雲靄等。可能形成於鋒面系統，再由亮區、冰和暗區間的溫差使風增強而成。
此時處於北半球的夏季中段，北極季節性的乾冰已昇華、留下水冰極冠。
1978年6月25日海盜號觀測過一較小的氣旋，也是此時期形成。而此高緯度風暴亦為此時期的天氣特徵。
甲烷的發現
2003年火星大衝時,用地面望遠鏡在其大氣中發現了甲烷。2004年3月，火星奧德塞號確認了這一發現。
甲烷的存在是很有趣的，因為這是種不穩定的氣體，容易被強烈紫外線分解為自由的碳與氫，
因此現在（或者最近幾百年內）在火星上一定存在某個不明來源，火山作用，地質作用，彗星或小行星撞擊，或甲烷古菌都有可能。
火星衛星
火衛一和火衛二的軌道火星有兩個天然衛星，為火衛一（Phobos）
與火衛二（Deimos），都和火星以潮汐力互相鎖定，
因此他們總是以一面對著火星。
因為火衛一的公轉繞軌道比火星自轉更快，
所以潮汐力會慢慢但穩定地減小它的軌道半徑。
預計再過約760萬年，
火衛一將因軌道低於3620公里的火星洛希極限而被瓦解。
另一方面火衛二因為離火星足夠遠，
所以它的軌道反而正在慢慢地被推進。
火星生命
2000年，一塊火星隕石是美國於南極洲發現，
編號為ALH84001的碳酸鹽隕石。
美國國家航空航天局聲稱在這塊隕石上發現了一些類似微體化石結構，
有人認為這可能是火星生命存在的證據，
但有人認為這只是自然生成的礦物晶體。直到2004年，爭論的雙方仍然沒有沒有任何一方佔據上風。
有證據顯示火星曾比今日更適於生命的存在，但生命到底在火星上是否真正存在過還不能給出確切的結論。
某些研究者認為源自火星的ALH84001隕石有過去生命活動的證據，但這一看法至今尚未得到公認。
另有反對的觀點認為，自從該隕石幾十億年前產生以來，它從未長期處於液態水存在的溫度下（因而不會曾有生命活動）。
中國
古人觀測火星時，認為火星在位置上及亮度上都常變不定，故又稱「熒惑」，在星占學上象徵殘、疾、喪、飢、兵等惡象。
「熒惑守心」是火星留守在「心宿」（天蠍座）的天文現象，「心宿」主要是有三顆星，中間這顆最亮，代表皇帝，
旁邊的兩顆代表太子、庶子，「熒惑守心」是一個很罕見的天象，被認為是最不祥，可能出現兩種結果一是皇帝駕崩，或是宰相下臺。
西漢成帝綏和二年（前7年），天文臺觀測到了「熒惑守心」的天象，宰相翟方進被漢成帝賜了毒酒自殺。
翟方進死沒幾天，漢成帝突然暴斃，王莽後來稱帝，翟方進之子翟義起兵反王莽。
中國史籍中記載“熒惑守心”記錄共二十三次，中國歷史上所有實際發生過的“熒惑守心”天象共三十八次。
（資料來源：維基百科）