8개의 행성 중에서 태양에 네 번째로 가까이 있는 행성. 이 행성은 우주공간에서 지구와 바로 이웃하고 있다. 지구, 목성, 태양, 그 밖의 태양계 구성원들과 마찬가지로 화성의 나이는 약 46억 년이다.
화성의 서양 이름인 ‘마스’는 고대 로마에서 전쟁의 신을 부르던 ‘마르스’와 동일하다. 고대 그리스인들은 이 행성을 전쟁의 신인 ‘아레스’로 불렀다. 로마인들과 그리스인들은 화성의 피처럼 붉은 색깔을 전쟁과 관련지었다. 하지만 화성은 철을 함유한 광물이 많아서 붉은색으로 보일 뿐이다. 화성은 지구의 대기보다 밀도가 1/100배 정도로 희박하다. 하지만 이 정도의 밀도라면 구름과 바람을 포함한 여러 기상 현상을 일으키기에 충분하다. 때때로 거대한 먼지폭풍이 발생하여 화성 전체를 뒤덮기도 한다. 화성은 지구보다 훨씬 더 춥다. 화성 표면의 온도는 겨울철 극지방 근처에서 약 -125˚ C이며, 한낮의 적도지방에서 약 20˚ C이다. 평균온도는 약 -60˚ C이다. 화성은 지구보다 태양에서 더 멀리 떨어져 있고, 크기는 더 작다. 그리고 화성에서 태양까지 평균 거리는 2억2792만 km이다. 이 거리는 지구에서 태양까지 거리의 약 1.5배이다. 화성의 적도 지름은 6792km로 지구의 약 절반이다. 과학자들은 화성의 표면에 한때 물이 충분하게 흘렀다는 강력한 증거를 갖고 있다. 그 증거는 화성 표면에 있는 수로, 계곡, 골짜기 등이다. 만일 물이 실제로 흘렀다면 지금도 암석 표면의 구멍과 틈새에 물이 존재할 것이다. 우주탐사선이 화성을 탐사한 결과, 남극 근처의 지표면 아래에서 많은 양의 얼음이 발견되었다.
화성의 특성을 자세히 살펴보자.
태양계의 다른 행성들과 마찬가지로 화성은 태양 주위를 타원궤도로 운행한다. 화성의 공전궤도는 지구나 다른 행성보다 좀 더 뚜렷한 타원궤도이다. 태양까지의 최단 거리는 2억662만 km이고, 최장 거리는 2억4923만 km이다. 태양 주위를 지구 시간으로 약 687일마다 한 번씩 회전하는데, 이것이 화성의 1년이다. 지구와 화성 사이의 거리는, 두 행성이 공전궤도 상에서 어느 지점에 있느냐에 따라서 결정된다. 지구와 화성의 거리가 가장 가까울 때는 5570만 km이고, 가장 멀 때는 4억 130만km이다. 화성은 지구와 마찬가지로 자전축을 중심으로 서쪽에서 동쪽으로 회전한다. 화성의 1태양일의 길이는 24시간 39분 35초이다. 이것은 화성이 태양을 기준으로 한 바퀴 자전하는 데 걸리는 시간이다. 지구의 하루인 24시간도 1태양일이다. 화성의 자전축은 화성의 공전궤도면에 대해 수직이 아니다. 공전궤도면이란 공전 궤도 위의 모든 점을 포함하는 가상의 평면을 말한다. 자전축이 공전궤도면에 수직인 선에 대해 기울어진 각도를 행성 자전축의 기울기라고 하며, 화성의 기울기는 25.19˚이고, 지구의 기울기는 23.45˚이다. 지구처럼 화성의 자전축이 기울어져 있기 때문에 행성의 특정 지역이 받는 햇빛의 양은 1년 동안 크게 변한다. 그래서 화성에도 지구처럼 계절이 생긴다.
화성의 질량은 6.42X10²º톤이다. 지구는 화성보다 약 10배 정도 질량이 크다. 화성의 밀도는 3.934g/cm³로, 지구 밀도의 약 70%이다.
화성은 지구보다 작고 밀도가 낮기 때문에, 화성의 표면 중력은 지구 표면 중력의 약 38%에 불과하다. 그러므로 화성에 사람이 서 있다면, 몸무게의 62%가 줄어든 것처럼 느낄 것이다. 그리고 화성 표면에서 떨어뜨린 돌은 지구에서보다 더 천천히 떨어질 것이다.
화성의 물리적 모습을 살펴보면 내부는 현재까지 밝혀진 것은 그리 많지 않다. 내부를 연구하기 위한 좋은 방법은 행성의 표면에 지진계를 그물처럼 설치하는 것이다. 과학자들은 지진계가 측정한 자료를 이용하여 내부에 무엇이 있는지 알 수 있다. 과학자들은 화성이 암석으로 된 지각층과, 지각 아래의 밀도 높은 암석으로 된 맨틀과, 거의 철로 이루어진 핵으로 되어 있을 것이라고 생각한다. 화성의 표면은 지구에서 흔히 볼 수 있는 평원, 협곡, 화산, 계곡, 골짜기, 극지 퇴적층과 같은 지형이 있다. 한편 지구에는 아주 드문 크레이터가 화성에는 표면 전체에 나타나 있다. 또한 고운 가루로 된 붉은 먼지가 화성 표면의 거의 전체를 뒤엎고 있다.
또한 화성의 대기는 대기 중에 있는 산소의 양은 지구에 비해서 아주 적다. 산소가 지구 대기에서는 21%인데, 화성 대기에서는 0.13%에 불과하다. 화성 대기의 95.3%는 이산화탄소이다. 그 밖에 질소가 2.7%, 아르곤이 1.6%, 일산화탄소가 0.07%, 수증기가 0.09%를 차지한다.
화성은 포보스와 데이모스라고 하는 두 개의 아주 작은 위성을 가지고 있다. 1877년에 미국 천문학자인 홀이 위성 두 대를 발견했으며, 과학자들은 전쟁의 신인 아레스의 두 아들의 이름을 따서 포보스와 데이모스라고 각각 이름을 지었다. 두 위성은 모두 불규칙하게 생겼다. 포보스의 최대 지름은 약 27km이며, 데이모스의 최대 지름은 약 15km이다. 두 위성에는 유성들이 부딪혀서 생긴 크레이터가 많이 있다. 그리고 포보스의 표면에는 수많은 홈이 패어 복잡한 무늬를 그리고 있다.
초기의 천문학자들은 지구 위에서 망원경으로 화성을 관측하여 계절에 따라 커졌다 작아졌다 하는 극관을 발견했다. 또한 그들은 모양과 위치가 변하는 밝고 어두운 무늬를 발견하기도 했다. 1800년대 후반에 이탈리아 천문학자인 스키아파렐리는, 그가 관측한 가늘고 어두운 선이 그물 모양으로 분포해 있다고 발표했다. 그는 이 선들을 카날리라고 불렀는데, 카날리란 영어의 채널에 해당하며, ‘수로’라는 뜻이다. 그러나 이탈리아어를 영어로 번역하는 과정에서 인공적으로 만든 수로인 ‘운하’로 잘못 번역되었다. 미국 천문학자인 로웰은 그 지형을 운하라고 굳게 믿고, 그것이 화성의 문명인에 의해 건설되었다고 추측했다. 또한 그 당시에 많은 사람들이 화성에 지적인 생명체가 살고 있다고 잘못 생각했다. 하지만 나중에 인공적으로 만든 운하는 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다. 과학자들이 실제로 관측한 어둡고 흐릿한 지역을 오해한 것이며, 이 지역과 운하 사이에는 아무런 관련도 없었다. 그러나 변화하는 어둡고 밝은 무늬는 실제로 존재하는 것이었다. 그 뒤 일부 과학자들이 화성에서 부는 바람 때문에 밝은색과 어두운색의 물질이 표면을 가로질러 앞뒤로 날리는 것이 무늬처럼 보이는 것이라고 정확하게 생각했다.