火星這顆神秘的“紅星”是我們要研究的從太陽數起的第四顆行星．和其它行星相比俄們可把火星研究得更仔細些因為火星是我們地球的近鄰﹔并且當它距地球最近時，我們能窺見火星的整個亮面．火星距太陽1.5個天文單位．24小時又37分鐘自轉一周，687天繞太陽運轉一周．火星直徑為4200英里，約是地球的1/2，質量才為地球的0.11倍．火星外面包有一層不太厚的大氣，故我們尚能透視到火星表面．火星表面上布有永久性的斑紋和極冠。在一火星年中，可觀察到斑紋顏色的變迭，此外，在火星表面上空還有云塊飄來飄去．用早期的望遠鏡觀測所得的許多資料曾助長過認為火星上有生命的設想．

a.觀測技朮 應用望遠鏡來廣泛地研究火星已有百余年的歷史了．在十九世紀中期就繪成了第一批可以憑信的火星暗斑紋分布圖．圖中的斑紋情況與今天的觀測結果大致相近。這就表明這些斑紋是長期存在的.用望遠鏡對火星進行目視觀測仍是十分引人入勝的．可是這種觀測結果容易帶有主觀性，并有賴于觀測者對現象和特征的記錄與速寫能力．照相所得的照片則可供他人或自己事后研究分析．由于地球大氣的擾動效應（即寧靜度差）造成火星呈象在底片上的抖動，致使形態的細節模糊起來．盡管對優質的目視觀測結果應寄于相當的信賴，但對這顆引人注目的行星依舊拍攝了數以萬計的清晰照片． 把光電管安裝在望遠鏡上就可用來測定火星的亮度與研究火星在轉動過程中的亮度變化．此外，再配合上適當的濾光片，還能對火星的各種顏色進行可靠的測量． 根據火星光譜的紅外波段與射電波段的測量結果，已對火星表面的溫度作出了較合宜的估計．1965年又引入了一種新穎別致而值得贊許的研究火星的方法．當水手4號宇宙飛船通過火星背面時，飛船不僅對火星表面作了拍照，而且還進行了溫度測量。同時它還象兩年后水手5號探測金星時那樣通過火星大氣向地球發射了射電信號．水手6號與水手7號兩只飛船分別于1969年7月8日和8月5日又先后飛過火星的背面．這一互相配合的探測拍攝了許多優異的火星照片，完成了可靠的溫度測定。并且還測量了火星的大氣成分和壓強(1976年,美國"海盜"1號和2號探測器為查明火星上的生命在火星上著落成功)．

b．火星表面 火星表面上那些長期存在的暗斑紋曾經引起過人們濃厚的興趣和熱烈的爭論．許多細心的觀測者報導過這些酷似運河的暗條，有的甚至認為，這些運河就是火星上的一種高等動物開鑿的．但是，上述三個水手號宇宙飛船的探測終于結束了這場長期糾纏不清的爭論．火星的表面很象月球，大大小小的環形山比比皆是．和月亮的情況一樣，一般推測這些環形山的形成大都歸咎于從外界墜至火星表面的巨型岩塊的沖撞．在相撞之前， 這些岩塊都可能是在圍繞太陽運轉．我們地球上也有一些象岩塊憧擊而成的環形山，而且肯定還有很多的地面環形山，由于曠日持久的剝蝕作用及地殼劇烈的升降而夷平和消失了．雖然火星表面只有不多的一部分作了細致的拍照，但還能反映出火星環形山遭受的剝蝕作用一般要比月亮環形山的慘重．火星總算有大氣存在，經風一吹，塵埃就會形成濃密的云層．大氣和塵埃的運動必定在火星表面上產生剝蝕作用． 而月亮是沒有大氣的． 通過分析水手6號和7號兩飛船所發回的照片，我們可作出這樣的結論：火星上有三種絕然不同的地形．其一是環形山，左圖中便可看到這種月亮型的地形．其二是混飩未辟的地形，地區是由于大面積的沉陷而形成的，沉陷區的最寬處達60英里之巨．無論在地球還是在月亮上，均未見過與此類似的地形．火星表面的第三種地形是普通平原，根本看不到山丘、 嶺脊以及環形山．它好象是由沙土或塵埃鋪成的一塊遼闊的荒野．假如事實果真如此，那為何只在一定地區才這樣完全為塵砂所覆蓋，而其它地區卻不然呢？