miniaturadaimagem|A visão mais nítida do Hubble de Marte: Embora o "dedo de Fastie" do ACS se intrometa, conseguiu uma escala espacial de 5 milhas, ou seja, 8 quilómetros por pixel em resolução total. A história da observação de Marte refere-se ao registro histórico da observação do planeta Marte. Alguns dos primeiros registros da observação de Marte remontam à época dos antigos , no segundo milênio a.C. Os registros chineses sobre os movimentos de Marte surgiram antes da fundação da dinastia Chou (1045 a.C.). Observações detalhadas da posição de Marte foram feitas por astrônomos babilônios, que desenvolveram técnicas aritméticas para prever a posição futura do planeta. Os filósofos gregos antigos e os astrônomos helenísticos desenvolveram um modelo geocêntrico para explicar os movimentos do planeta. As medições do diâmetro angular de Marte podem ser encontradas em textos gregos e indianos antigos. No século XVI, Nicolau Copérnico propôs um modelo heliocêntrico para o Sistema Solar, no qual os planetas seguem órbitas circulares em torno do Sol. Este modelo foi revisado por Johannes Kepler, que propôs uma órbita elíptica para Marte, que se ajustava mais corretamente aos dados observacionais.

A primeira observação telescópica de Marte foi realizada por Galileu Galilei em 1610. No espaço de um século, os astrônomos descobriram características distintas de albedo no planeta, incluindo a mancha escura Syrtis Major Planum e calotas polares. Conseguiram determinar o período de rotação e a inclinação axial do planeta. Essas observações foram feitas principalmente durante os intervalos de tempo em que o planeta se encontrava em oposição ao Sol, momento em que Marte se aproximava mais da Terra. Telescópios melhores desenvolvidos no início do século XIX permitiram que as características permanentes do albedo marciano fossem mapeadas em detalhe. O primeiro mapa de Marte foi publicado em 1840, seguido de mapas mais refinados a partir de 1877. Quando os astrônomos pensaram erroneamente que haviam detectado a assinatura espectroscópica de água na atmosfera marciana, a ideia de vida em Marte popularizou-se entre o público. Percival Lowell acreditava poder ver uma rede de canais artificiais em Marte, mas essas características lineares revelaram-se mais tarde uma ilusão de ótica, e a atmosfera foi considerada demasiado fina para suportar um ambiente semelhante ao da Terra.

Nuvens amarelas em Marte têm sido observadas desde a década de 1870, que Eugène M. Antoniadi sugeriu serem areia ou poeira soprada pelo vento. Durante a década de 1920, a temperatura da superfície marciana foi medida; variava entre -85 e 7 °C (-121 e 45 °F). A atmosfera do planeta era árida, com apenas vestígios de oxigênio e água. Em 1947, Gerard Kuiper mostrou que a fina atmosfera marciana continha uma grande quantidade de dióxido de carbono; aproximadamente o dobro da quantidade encontrada na atmosfera da Terra. A primeira nomenclatura padrão para as características do albedo de Marte foi adotada em 1960 pela União Astronômica Internacional. Desde a década de 1960, várias naves espaciais robóticas foram enviadas para explorar Marte a partir da órbita e da superfície. O planeta tem sido observado por instrumentos terrestres e espaciais em uma vasta gama do espectro eletromagnético. A descoberta de meteoritos na Terra com origem em Marte permitiu o exame laboratorial das condições químicas do planeta.

Primeiros registros miniaturadaimagem|Quando a Terra passar por Marte, este último planeta parecerá temporariamente inverter seu movimento no céu. A existência de Marte como um objeto errante no céu noturno foi registrada pelos antigos astrônomos egípcios. No segundo milênio a.C., eles estavam familiarizados com o movimento retrógrado aparente do planeta, em que este parece mover-se na direção oposta à sua progressão normal no céu. Marte foi retratado no teto do túmulo de Seti I, no teto do Ramesseum e no mapa estelar de Senenmut. Este último é o mais antigo mapa estelar conhecido, datado de 1534 a.C., com base na posição dos planetas.

No período do Império Neo-Babilônico, os astrônomos babilônios faziam observações sistemáticas das posições e do comportamento dos planetas. Sabiam, por exemplo, que Marte fazia 37 períodos sinódicos, ou 42 circuitos do zodíaco, a cada 79 anos. Os babilônios inventaram métodos aritméticos para fazer pequenas correções às posições previstas dos planetas. Essa técnica derivava principalmente de medições de tempo — como a hora em que Marte se elevava acima do horizonte, em vez da posição menos exata conhecida do planeta na esfera celeste.

Os registros chineses das aparições e movimentos de Marte aparecem antes da fundação da dinastia Zhou (1045 a.C.) e, na dinastia Chin (221 a.C.), os astrônomos mantinham registros rigorosos das conjunções planetárias, incluindo as de Marte. As ocultações de Marte por Vênus foram registradas em 368, 375 e 405 d.C. O período e o movimento da órbita do planeta eram conhecidos em detalhes durante a dinastia Tang (618 d.C.).

Os primórdios da astronomia da Grécia antiga foram influenciados pelo conhecimento transmitido pela cultura mesopotâmica. Assim, os babilônios associaram Marte a Nergal, seu deus da guerra e da pestilência, e os gregos relacionaram o planeta com seu deus da guerra, Ares. Durante esse período, os movimentos dos planetas tinham pouco interesse para os gregos; a obra de Hesíodo, Os Trabalhos e os Dias (c. 650 a.C.), não faz qualquer menção aos planetas.

Modelos orbitais miniaturadaimagem|Modelo geocêntrico do universo. Os gregos utilizavam a palavra planēton para se referir aos sete corpos celestes que se moviam em relação às estrelas de fundo e defendiam uma visão geocêntrica, na qual esses corpos se moviam em torno da Terra. Em sua obra A República (X.616E-617B), o filósofo grego Platão forneceu a mais antiga declaração conhecida que define a ordem dos planetas na tradição astronômica grega. Sua lista, em ordem do mais próximo ao mais distante da Terra, era a seguinte: a Lua, o Sol, Vênus, Mercúrio, Marte, Júpiter, Saturno e as estrelas fixas. Em seu diálogo Timeu, Platão propôs que a progressão desses objetos no céu dependia de sua distância, de modo que o objeto mais distante se movia mais lentamente.

Aristóteles, um aluno de Platão, observou uma ocultação de Marte pela Lua em 4 de maio de 357 a.C. A partir desse fato, concluiu que Marte deveria estar mais longe da Terra do que a Lua. Ele notou que outras ocultações de estrelas e planetas haviam sido observadas pelos egípcios e babilônios. Aristóteles utilizou essas evidências observacionais para apoiar a sequência grega dos planetas. Sua obra Sobre o Céu apresentou um modelo do universo no qual o Sol, a Lua e os planetas giravam em torno da Terra a distâncias fixas. Uma versão mais sofisticada do modelo geocêntrico foi desenvolvida pelo astrônomo grego Hiparco, que propôs que Marte se movia ao longo de uma trajetória circular chamada epiciclo, que, por sua vez, orbitava em torno da Terra ao longo de um círculo maior chamado deferente.

No Egito romano, durante o século II d.C., Claudius Ptolemaeus (Ptolomeu) tentou resolver o problema do movimento orbital de Marte. As observações de Marte mostraram que o planeta parecia mover-se 40% mais rápido em um lado de sua órbita do que no outro, em conflito com o modelo aristotélico de movimento uniforme. Ptolomeu modificou o modelo de movimento planetário, acrescentando um equante do centro da órbita circular do planeta, em torno do qual o planeta se movia a uma velocidade angular uniforme. Ele propôs que a ordem dos planetas, por distância crescente, fosse: a Lua, Mercúrio, Vênus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno e as estrelas fixas. O modelo de Ptolomeu e seu trabalho coletivo sobre astronomia foram apresentados na coleção de vários volumes Almagesto, que se tornou o tratado de referência da astronomia ocidental durante os catorze séculos seguintes.

Em 1543, Nicolau Copérnico publicou um modelo heliocêntrico em sua obra De revolutionibus orbium coelestium. Essa abordagem colocou a Terra em uma órbita em torno do Sol, entre as órbitas circulares de Vênus e Marte. Seu modelo explicou com sucesso a razão pela qual os planetas Marte, Júpiter e Saturno estavam no lado oposto do céu em relação ao Sol sempre que estavam no meio de seus movimentos retrógrados. Copérnico conseguiu classificar os planetas em sua ordem heliocêntrica correta, baseando-se apenas no período de suas órbitas em torno do Sol. Sua teoria ganhou gradualmente aceitação entre os astrônomos europeus, particularmente após a publicação das pelo astrônomo alemão Erasmus Reinhold em 1551, que foram calculadas utilizando o modelo de Copérnico.

Em 13 de outubro de 1590, o astrônomo alemão Michael Maestlin observou uma ocultação de Marte por Vênus. Um de seus alunos, Johannes Kepler, tornou-se rapidamente adepto do sistema de Copérnico. Após a conclusão de seus estudos, Kepler tornou-se assistente do nobre e astrônomo dinamarquês Tycho Brahe. Com acesso às observações detalhadas de Tycho sobre Marte, Kepler começou a trabalhar matematicamente na elaboração de um substituto para as Tabelas Prutênicas. Depois de falhar repetidamente em ajustar o movimento de Marte a uma órbita circular, como exigido pelo copernicanismo, ele conseguiu corresponder às observações de Tycho assumindo que a órbita era uma elipse e que o Sol estava localizado em um dos focos. Seu modelo tornou-se a base para as leis do movimento planetário de Kepler, que foram publicadas em sua obra em vários volumes Epitome Astronomiae Copernicanae (Epítome da Astronomia Copernicana), entre 1615 e 1621.

Primeiras observações telescópicas Na sua aproximação mais próxima, o diâmetro angular de Marte é de 25 arcosegundos (uma unidade de grau); isso é muito pequeno para ser resolvido a olho nu. Por isso, antes da invenção do telescópio, nada se sabia sobre o planeta além da sua tonalidade avermelhada e da sua posição no céu. O cientista italiano Galileu Galilei foi a primeira pessoa conhecida a utilizar um telescópio para fazer observações astronômicas. Os seus registros indicam que ele começou a observar Marte através de um telescópio em setembro de 1610. Esse instrumento era demasiado primitivo para mostrar qualquer detalhe da superfície do planeta, pelo que Galileu estabeleceu o objetivo de verificar se Marte apresentava fases de escuridão parcial semelhantes às de Vênus ou da Lua. Apesar de não ter certeza do seu sucesso, em dezembro ele notou que Marte tinha diminuído de tamanho angular. O astrônomo polonês Johannes Hevelius conseguiu observar uma fase de Marte em 1645. miniaturadaimagem|A característica de baixo albedo Syrtis Major é visível no centro do disco. Imagem da NASA/HST.