火星溫差可以達到100℃左右。火星的大氣層稀薄幹燥,保溫性能較差,導致晝夜溫差很大,以赤道附近為例,火星夏季白天的溫度可高達35℃,到瞭夜間可能會降到零下73℃左右。

相較於地球,火星離太陽更遠,它的軌道半徑約為1.5天文單位,輻射到火星的太陽功率要比地球更低大約43%。除此之外,火星的大氣層較為稀薄,大約隻有地球大氣的百分之一,即使其二氧化碳的比例高達95%,也無法有效的將熱量保留。
火星自轉軸的傾斜角度與地球自轉軸傾斜角度十分接近,所以其擁有類似地球的季節,不過由於距離太陽更遠,火星上每個季節的長度是地球的兩倍之多。整個火星的表面平均溫度為零下60℃,在兩極的冬季,溫度可低至零下143℃。
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