mini|Mozaik dviju različitih fotografija Zemlje, Mjeseca i Jupitera iz 2003. (snimio Mars Global Surveyor) mini|Marsovo nebo ljubičaste boje zbog vodenih oblaka leda mini|Krupni plan Marsovog neba pri zalasku sunca, pokazujući više varijacija boja, snimio Mars Pathfinder U mnogim su slučajevima astronomske pojave promatrane s Marsa jednake ili slične promatranima sa Zemlje, ali ponekad (kao što je pogled na Zemlju kao večernju/jutarnju zvijezdu) mogu biti prilično različiti. Na primjer, s obzirom na to da Marsova atmosfera ne sadrži ozonski omotač, moguće je vršiti i UV promatranja s površine Marsa.
Godišnja doba Marsov nagib osi iznosi 25,19°, što je prilično blizu vrijednosti 23,44° za Zemlju, i stoga Mars ima proljeće, ljeto, jesen, zimu kao i Zemlja. Kao i na Zemlji, na južnoj i sjevernoj hemisferi su ljeto i zima u suprotnim vremenima.
Međutim, Marsova orbita ima značajno veću ekscentričnost od Zemljine. Stoga su godišnja doba nejednake duljine, puno više nego na Zemlji: Godišnje doba solovi (na Marsu) dani (na Zemlji) Sjeverno proljeće, južna jesen 193,30 92,764 Sjeverno ljeto, južna zima 178,64 93,647 Sjeverna jesen, južno proljeće 142,70 89,836 Sjeverna zima, južno ljeto 153,95 88,997 Zime su na sjeveru tople i kratke (jer se Mars brzo kreće blizu svog perihela), dok su zime na jugu duge i hladne (Mars se sporije kreće blizu afela). Slično tome, ljeta na sjeveru su dugačka i hladna, dok su ljeta na jugu kratka i vruća. Stoga su ekstremne temperature znatno šire na južnoj hemisferi nego na sjevernoj. lijevo|mini|Marsovo nebo u podne, fotografija Mars Pathfindera (lipanj, 1999.) lijevo|mini|Marsovo nebo pri zalasku sunca, fotografija Mars Pathfindera (lipanj, 1999.) lijevo|mini|Marsovo nebo pri zalasku sunca, fotografirao rover Spirit (svibanj, 2005.) lijevo|mini|Marsovo nebo tijekom zalasku sunca, fotografirao rover Curiosity (veljača 2013; umjetnički simulirano Sunce) Marsovo kašnjenje godišnjih doba ne traje više od nekoliko dana,radiative time constant zbog nedostatka velikih vodenih tijela i sličnih čimbenika koji bi pružili učinak prigušenja. Dakle, za temperature na Marsu, "proljeće" je otprilike zrcalna slika "ljeta", a "jesen" je otprilike zrcalna slika "zime" (ako suncostaje i ravnodnevnice smatramo počecima godišnjih doba), i ako bi Mars imao kružnu orbitu, maksimalne i minimalne temperature pojavile bi se nekoliko dana nakon ljetnih i zimskih suncostaja, a ne oko mjesec dana nakon kao na Zemlji. Jedina razlika između proljetnih i ljetnih temperatura je zbog relativno velike ekscentričnosti Marsove orbite: u sjevernom proljeću Mars je udaljeniji od Sunca nego tijekom sjevernog ljeta, pa je zato slučajno proljeće nešto hladnije od ljeta, a jesen je malo toplija od zima. Međutim, na južnoj hemisferi vrijedi suprotno.
Temperaturne razlike između proljeća i ljeta mnogo su manje od vrlo oštrih varijacija koje se javljaju unutar jednog marsovskog sola (solarnog dana). Svakodnevno, temperature dosežu lokalno solarno podne i dosežu minimum u ponoć. To je slično učinku u Zemljim pustinjama, samo mnogo izraženije.
Nagib osi i ekscentričnost Zemlje (ili Marsa) nikako nisu fiksni, već se razlikuju zbog gravitacijskih poremećaja drugih planeta Sunčevog sustava u vremenskoj skali od desetina tisuća ili stotina tisuća godina. Tako, na primjer, Zemljin ekscentricitet, trenutno oko 1%, redovno varira i može porasti do 6%, a u nekom se trenutku u dalekoj budućnosti Zemlja će također morati suočiti s kalendarskim implikacijama godišnjih doba različite duljine i velikim klimatskim poremećajima koji idu uz to.
Osim ekscentričnosti, Zemljin nagib također može varirati od 21,5° do 24,5°, a duljina Zemljinog nagibnog ciklusa iznosi 41 000 godina. Smatra se da su ove i druge slične cikličke promjene odgovorne za ledeno doba (vidi Milankovićeve cikluse). Suprotno tome, Marsov nagibni ciklus je mnogo ekstremniji: od 15° do 35° tijekom ciklusa od 124 000 godina. Neke nedavne studije čak sugeriraju da bi tijekom desetaka milijuna godina njihanje moglo biti čak od 0° do 60°.The Obliquity of Mars Zemljin veliki Mjesec očito igra važnu ulogu u održavanju Zemljinog nagiba osi unutar razumnih granica; Mars nema takav stabilizirajući utjecaj i njegov nagib osi može se kaotično mijenjati.
Boja neba Normalna nijansa neba tijekom dana je ružičasto-crvena; međutim, u blizini zalazećeg ili izlazećeg sunca nebo je plavo. Tijekom dana, dok je Sunce visoko na nebu, čestice prašine u visini upijaju plavo svjetlo i raspršuju duže valne duljine. Nebo tako ne poprima za ljudsko oko prljavo crvenu nijansu. Ali kada je Sunce na Marsu nisko nad obzorom – pri izlasku ili pri zalasku – ta ista prašina rasprši svjetlo tako da oko Sunca oblikuje plavičastu aureolu hladnog sjaja. Međutim, tijekom dana nebo je žuto-smeđe boje "maslačka". Na Marsu Rayleighovo raspršenje obično ima vrlo mali učinak. Vjeruje se da je boja neba uzrokovana prisutnošću 1% volumena magnetita u česticama prašine. Sumrak traje dugo nakon što Sunce zađe i prije nego što izađe, zbog velike količine prašine u Marsovoj atmosferi. S vremena na vrijeme marsovsko nebo poprima ljubičastu boju zbog raspršenja svjetlosti na vrlo malim česticama vodenog leda u oblacima.
Stvaranje točnih slika prave boje Marsove površine iznenađujuće je složeno.Phil Plait's Bad Astronomy: Misconceptions: What Color is Mars? Mnogo je varijacija u boji neba reproducirane u objavljenim slikama; mnoge od tih slika, međutim, koriste filtere kako bi povećale znanstvenu vrijednost i ne pokušavaju pokazati pravu boju. Ipak, dugi niz godina se smatralo da je nebo na Marsu ružičastije nego što se sada vjeruje.
Astronomske pojave
Zemlja i Mjesec Promatrana s Marsa, Zemlja je unutarnji planet poput Venere ("jutarnja zvijezda" ili "večernja zvijezda"). Zemlja i Mjesec golim okom izgledaju kao zvijezda, ali bi ih promatrači teleskopima vidjeli kao polumjesece, s nekim detaljima.
Promatrač na Marsu mogao bi vidjeti Mjesec kako kruži oko Zemlje, a on bi bilo lako vidljiv golim okom. Suprotno tome, promatrači na Zemlji golim okom ne mogu vidjeti nijedan drugi satelit, a prvi takvi sateliti otkriveni su tek ubrzo nakon pronalaska teleskopa (Jupiterovi Galilejanski mjeseci). desno|mini|200px| Zemlja kao jutarnja zvijezda, koju je MER Spirit snimio 7. ožujka 2004. godine Pri maksimalnoj kutnoj udaljenosti, Zemlja i Mjesec bi se lako razlikovali kao dvostruki planet, ali oko tjedan dana kasnije spojili bi se u jednu svijetlu točku (golim okom), a otprilike tjedan dana nakon toga, Mjesec bi došao do maksimalne kutne udaljenosti na suprotnoj strani. Maksimalna kutna udaljenost Zemlje i Mjeseca znatno varira u odnosu na relativnu udaljenost između Zemlje i Marsa: iznosi oko 17′ kada je Zemlja najbliža Marsu (blizu donje konjukcije), ali samo oko 3,5′ kada je Zemlja najudaljenija od Marsa (blizu gornje konjunkcije). Za usporedbu, prividni promjer Mjeseca od Zemlje iznosi 31′. lijevo|mini|200px|Zemlja i Mjesec s Marsa, snimio ih je Mars Global Surveyor 8. svibnja 2003., 13:00 UTC. Južna Amerika je vidljiva. Minimalna kutna udaljenost bila bi manja od 1′, a ponekad bi se vidjelo da Mjesec prolazi ispred Zemlje ili da prolazi iza nje (okultacija). Prvi slučaj odgovarao bi lunarnoj okultaciji Marsa što se vidi sa Zemlje, a budući da je Mjesečev albedo znatno manji od onog na Zemlji, dogodio bi se pad ukupne magnitude, iako bi pad bio premali da bi se primijetio golim okom, jer je veličina Mjeseca mnogo manja od one Zemljine i obuhvatila bi samo mali dio Zemljinog diska.
Mars Global Surveyor snimio je Zemlju i Mjesec 8. svibnja 2003. 13:00 UTC, vrlo blizu maksimalne kutne elongacije od Sunca i na udaljenosti od 0,930 AJ od Marsa. Prividne magnitude iznose –2,5 za Zemlju i +0,9 za Mjesec.Mars Global Surveyor MOC2-368 Release U različitom vremenu stvarne veličine će se znatno razlikovati ovisno o udaljenosti i fazama Zemlje i Mjeseca.
Iz dana u dan, pogled na Mjesec promijenio bi se drugačije za promatrača na Marsu nego za promatrača na Zemlji. Mjesečeve mijene promatrane s Marsa ne bi se puno mijenjale iz dana u dan; to bi odgovaralo fazi Zemlje i samo bi se postepeno mijenjalo dok se i Zemlja i Mjesec kreću svojim orbitama oko Sunca. S druge strane, promatrač na Marsu vidio bi kako se Mjesec okreće, u istom razdoblju kao i njegovo orbitalno razdoblje, i vidio bi površinske značajke nevidljive sa Zemlje.
Budući da je Zemlja unutarnji planet, promatrači na Marsu mogu povremeno vidjeti Zemljine tranzite preko Sunca. Sljedeći će se dogoditi 2084. godine. Oni također mogu vidjeti Merkurove i Venerine tranzite.
Fobos i Deimos mini|Fobos pomračuje Sunce, fotografija rovera MER Marsov prirodni satelit Fobos pojavljuje se oko jedne trećine kutnog promjera punog Mjeseca viđenog sa Zemlje; s druge strane, Deimos izgleda više ili manje kao zvijezda s diskom koji je jedva prepoznatljiv ako uopće postoji. Fobos orbitira tako brzo (s vremenom malo manje od jedne trećine sola) da se diže na zapadu i zalazi na istoku, i čini to dva puta po solu; Deimos s druge strane izlazi na istoku i zalazi na zapadu, ali orbitira samo nekoliko sati sporije od marsovskog sola, pa troši oko dva i pol sola iznad horizonta.
Maksimalna magnituda Fobosa pri "punom mjesecu" je oko magnitude −9 ili -10, dok je Deimos magnitude oko -5. Za usporedbu, puni Mjesec gledan sa Zemlje znatno je svjetliji magnitude −12,7. Fobos je još uvijek dovoljno svijetao da baca sjene; Deimos je samo nešto svjetliji nego što je Venera sa Zemlje. Baš kao i Zemljin Mjesec, i Fobos i Deimos znatno su blijeđi u nepotpunim fazama. Za razliku od Zemljinog Mjeseca, Fobosove faze i kutni promjer vidljivo se mijenjaju iz sata u sat; Deimos je premali da bi njegove faze bile vidljive golim okom.
I Fobos i Deimos imaju ekvatorijalnu orbitu malog nagiba i orbitu prilično blizu Marsa. Kao rezultat toga, Fobos nije vidljiv iz zemljopisnih širina sjeverno od 70,4° S ili južno od 70,4° J; Deimos nije vidljiv sa zemljopisnih širina sjeverno od 82,7° S ili južno od 82,7° J. Promatrači na velikim zemljopisnim širinama (manjim od 70,4°) vidjeli bi znatno manji kutni promjer za Fobos jer su udaljeniji od njega. Slično tome, promatrači na ekvatoru vidjeli bi znatno manji Fobosov kutni promjer kad se diže i zalazi, u usporedbi s onim kad je iznad njega. lijevo|mini| Fobos i Deimos snimljeni roverom Spirit. Ljubaznošću NASA / JPL-Caltech Promatrači na Marsu mogu vidjeti tranzite Fobosa i Deimosa preko Sunca. Tranziti Fobosa bi se također mogli nazvati djelomičnim pomrčinom Sunca Fobosom, budući da je kutni promjer Fobosa velik kao polovina kutnog promjera Sunca, te Fobos pri tranzitu blokira i do 40% Sunčeve svjetlosti. Budući da se Fobos kreće vrlo brzo, pomrčina nikada ne traje dulje od 30 sekundi. Međutim, u slučaju Deimosa izraz "tranzit" je prikladan, jer se pojavljuje kao mala točka na Sunčevom disku.
Budući da Fobos orbitira u ekvatorijalnoj orbiti s malim nagibom, postoji sezonska varijacija zemljopisne širine položaja Fobosove sjene projicirane na marsovsku površinu, od dalekog sjevera do krajnjeg juga i natrag. Na bilo kojem zadanom zemljopisnom položaju na Marsu postoje dva intervala po marsovskoj godini kada sjena prolazi njegovom zemljopisnom širinom, a na tom zemljopisnom položaju može se promatrati oko pola tuceta Fobosova tranzita tijekom nekoliko tjedana tijekom svakog takvog intervala. Situacija je slična kod Deimosa, osim što se tijekom takvog intervala događa nijedan ili jedan Deimosov tranzit.