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火星在古华夏民族被称为“荧惑星”，这是由于火星呈红色，荧光像火，在五行中象征着火。火星有很多特征与地球相似。它的自转轴与轨道平面的夹角为24°，和地球一样有着一年四季的变化。它自转一周比地球多半个多小时，所以火星和地球的昼夜长短基本差不多。火星上的平均温度为零下二十三度，相当于地球上北温带一部分地区冬季的温度。火星的自转轴也是倾斜的，而且倾斜的角度几乎与地球自转轴倾斜的角度相同，所以火星也像地球那样有冬去春回，寒来暑往。但是由于火星比地球离太阳远，所以火星上的每个季节都比地球上相同的季节要寒冷。另外，由于火星绕太阳公转的椭圆轨道比地球椭圆轨道要扁，导致火星南北半球的四季差异比地球上更为显著。由于同样的原因，火星上四季长度的差异也比地球上四季长度的差异更大。地球上各个季节长度的差异最多不超过百分之五，而火星上北半球的春季竟比秋季长三分之一左右。
由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差很大，远远大于地球上的昼夜温差。因火星表面温度低、压力小，大气中的二氧化碳和水大致都呈饱和状态，只要气温稍一降低，二氧化碳和水蒸气就会凝结。火星大气中的水份极少，原来有科学家估计，倘若把火星上的水冰全部融化成水，也只能在火星表面形成一个十米深的大海。与我们地球表面的波涛茫茫的海洋相比，火星上的水量就显得微不足道了。但是另一部分科学家则认为，火星的两极地区有很厚的冰层，其水分的总蕴藏量应该很大。
火星原貌看起来简直就是一个克隆版本的地球，其表面覆盖着大量的海洋、山川以及沙漠。比如，火星的奥林匹斯山以及其它环形的火山由于其海拔较高，所以并没有像平原地区那样覆盖众多的绿色植被，火星上也有地球上的萨哈拉大沙漠和澳洲中部沙漠那样的大沙漠。火星上还有地球上一样的高纬度、低纬度以及极地地区的地貌，其中一些地方颇似地球上的苔原及冰川地貌，火星极地的地貌跟俄罗斯北部地区很相似。火星热带和亚热带跟地球上的南美洲和非洲雨林地区也有很多相似之处。
火星上面有太阳系最高的奥林匹斯山和最大的峡谷水手号峡谷。有高约14公里，宽过6500公里的塔尔西斯高原。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上，例如希腊平原东北的泰瑞纳山。奥林帕斯山有27公里高，600公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山、阿尔西亚山和亚拔山。亚拔山在塔尔西斯高原最北边，基座宽达一千六百公里，是太阳系最大的山。
火星的另一端还有一个较小的火山群，以埃律西姆山为主体，北南各有较矮的赫克提斯山和欧伯山。
火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。
在火星的南半球，有着与月球上相似的曲型的环状高地。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。火星上独特的地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老、充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原。火星两极皆有主要以水和冰组成的极冠，而且上面覆盖的干冰会随季节消长。