火星和地球有許多共同點，這兩顆行星都是類地行星，都位於太陽的可居住區內，都有極地冰蓋，軸傾斜程度相似，溫度變化也相似。根據探測器和大氣監測獲得的一些最新科學數據，現在我們知道火星曾經有稠密的大氣層，並且表面覆蓋著溫暖流動的水。
圖解：火星的真實色彩影像，2007年2月由羅塞塔號拍攝
但是當涉及到諸如一年的長度和季節的長度時，火星和地球完全不同。與地球相比，火星上一年的時間幾乎是地球日的兩倍——686.98天，這是因為火星離太陽更遠，而且它的軌道周期（繞太陽軌道運行的時間）比地球的軌道周期要長得多。
軌道周期：
火星與太陽的平均距離（半長軸）為227939200公裡（141634852.46英裡），大約是日地距離的1.5倍（1.5天文單位）。與地球相比，它的軌道也相當離心（0.0934相比0.0167），範圍從近日點的20670萬公裡（128437425.435英裡；1.3814天文單位）到阿斐利昂的24920萬公裡（154845701英裡；1.666天文單位）。在這個距離上，火星的運行速度為24.077公裡/秒，繞太陽一周需要686.971個地球日，相當於1.88地球年。
圖解：火星軌道示意圖 供圖：美國航天局
這種離心率是太陽系中最為明顯的離心率之一，只有水星的離心率（0.205）更大一些。然而，情況並非總是如此。大約135萬年前，火星的離心率只有0.002，使其軌道接近圓形。大約19000年前它達到了0.079的最小離心率，從現在起大約24000年後將達到0.105的峰值。
圖解：火星直徑約為地球的一半
但是在過去的35000年裡，由於其他行星的引力作用，火星的軌道變得稍微更加離心一些。在接下來的25000年裡，地球和火星之間最接近的距離將繼續略有縮小。從現在起大約100萬年後，它的離心率將再次接近現在的水平——估計為0.01。
地球日與火星日
鑑於火星上的一年明顯長於地球上的一年，地球上的一天和火星上的一天（又名，火星日）之間的差別不重要。對於初學者來說，火星繞軸完成一圈簡單的自轉需要24小時37分22秒（又名，一個恆星日），地球只需要更少一點的時間（23小時56分4.1秒）。
圖解：機遇號捕捉到的這個日行跡顯示了一個火星年內太陽的運動。從2006年7月16日到2008年6月2日，每隔三個火星日拍攝一張照片。供圖：NASA/JPL/Cornell/ASU/TAMU
另一方面，太陽出現在火星的同一地點上方需要24小時39分35秒（又名，一個太陽日），相比我們在地球上經歷的24小時。這就是說，根據火星日的長度，一個火星年等於668.5991個火星日。
季節變化：
火星上也有與地球上類似的季節性循環，部分原因是因為火星也有一個傾斜的軸，它與軌道平面傾斜25.19°（相比地球的地軸傾斜角約23.44°）。此外還由於火星軌道的離心，這意味著它在一年中的某個時間周期性地接收到比其他時間更少的太陽輻射。距離的變化造成了溫度的顯著變化。
圖解：古瑟夫撞擊坑充滿沙石的地表
儘管這顆行星上的平均溫度是-46°C（51°F），但溫度變化範圍從極地冬季-143°C（-225.4°F）的低溫到夏季和赤道中午35°C（95°F）的高溫不等。這表明平均地表溫度的變化與地球十分相似——178°C（320.4°F）與145.9°C（262.5°F）之間的差異。這樣的高溫也使得液態水在火星表面保持流動（儘管是間歇性的）。
圖解：火星地形圖，中央為東經180度。低到高順序為藍、綠、黃、紅到最高的白。
此外，火星的離心率意味著它在離太陽較遠的軌道上運行得更慢，而在離太陽較近的軌道上運行得更快（如克卜勒行星運動三定律所述）。火星的遠日點與北半球的春天重合，這使它成為這顆行星上最長的季節——持續大約地球上的7個月。夏季是第二長的，持續6個月，秋季和冬季分別持續5.3個月和4個月以上。
圖解：藝術家對火星四季的印象。圖源：britannica.com
在南方，季節的長度只是略有不同。火星在南半球夏季和北部冬季接近近日點，在南半球冬季和北部夏季接近遠日點。因此，南半球的季節更加極端，而北半球的季節則更加溫和。南部的夏季溫度比北部的夏季溫度高30 K（30°C；54°F）。
天氣模式：
這些季節性變化使火星經歷了一些極端天氣。最值得注意的是，火星上有太陽系中最大的沙塵暴，可以從一個小區域的風暴到覆蓋整個星球，從視野中遮蔽地表的巨大風暴（直徑達數千公裡）。它們往往會在火星離太陽最近的時候出現，並被證明會提高全球溫度。
圖解：由太空所見的火星稀薄且充滿塵埃的紅色大氣層。左下方是阿爾及爾平原。
第一個注意到這一點的是1971年第一個繞火星軌道運行的「水手9號」軌道飛行器，它向地球發回了一個籠罩在霧霾中的世界的照片。整個星球被一場巨大的沙塵暴所覆蓋，只有奧林匹斯火山，這座高達24公裡的巨大火星火山，可以在雲層上方看到。這場風暴持續了整整一個月，並推遲了「水手9號」對這顆行星的詳細拍攝。
圖解：相隔六年即發現新的衝蝕溝沉積物
2001年6月9日，哈勃太空望遠鏡在火星上的赫拉斯盆地發現了一場沙塵暴。到7月，風暴已經停息，但隨後又再次增長，形成了25年來最大的風暴。這次風暴如此之大以至於天文愛好者們使用小型望遠鏡就能夠從地球上看到它。這團雲將寒冷的火星大氣溫度升高了30攝氏度。
圖解：北極初夏的冰蓋（1999年）
這些風暴往往發生在火星離太陽最近的時候，是溫度上升並引起空氣和土壤的變化的原因。隨著土壤變幹，它變得更容易被氣流揚起，這是由於溫度上升引起的壓力變化造起的。沙塵暴導致溫度進一步升高，使火星經歷著自身的溫室效應。
由於季節和日長的不同，人們不禁要想，是否可以開發出標準的火星曆法。事實上，這是可以的，但這是一個大的挑戰。首先，火星的曆法必須考慮到火星獨特的天文周期，能像我們自己的非天文周期，如7天一周一樣運轉。
圖解 : 南極仲夏的冰蓋（2000年）
設計日曆的另一個考慮因素是計算一年中的天數。地球一年的長度是365.24219天，因此日曆年包含365天或366天。這樣的公式需要被提出以計算668.5921天的火星年。隨著人類越來越致力於探索（或者殖民）這顆紅色星球，所有這些都會成為一個問題。
相關天文知識
火星，是離太陽第四近的行星，為太陽系中四顆類地行星之一。西方稱火星為瑪爾斯，是羅馬神話中的戰神；古漢語中則因為它熒熒如火，位置、亮度時常變動讓人無法捉摸而稱之為熒惑。火星是太陽系的八大行星中第二小的行星，其質量、體積僅比水星略大。火星的直徑約為地球的一半，自轉軸傾角、自轉周期則與地球相當，但繞太陽公轉周期是地球的兩倍。在地球上，火星肉眼可見，亮度可達-2.91，只比金星、月球和太陽暗，但在大部分時間裡比木星暗。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. over the mountains, mountains- universetoday
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