إن ميلان محور المريخ على مداره حول الشمس القريب من ميلان محور دوران الأرض، جعل الفصول الأربعة المريخية مشابهة لفصول الأرض، إضافه لطول يومه القريب جداً من طول يوم الأرض، والذي يساوي 1.029 يوماً أرضياً، لذلك يتعرض سطحه لكمية مشابهة من الأشعة التي يتعرض لها سطح الأرض خلال النهار الواحد.

ويحدث الصيف في القطب الجنوبي عندما يكون المريخ في الحضيض، وعند هذه النقطة يتلقى سطح المريخ حوالي 44 بالمئة من أشعة الشمس أكثر من الأشعة التي يتلقاها السطح عند وجود المريخ في الأوج. تختلف مدة كل فصل من فصول المريخ، وأطول الفصول هو الخريف في النصف الجنوبي الذي تصل مدته إلى 199 يوماً مريخياً، وأقصر الفصول هو الربيع في النصف الجنوبي وتصل مدته إلى 146 يوماً.

ويمكن تقسيم الفصول المريخية الأربعة من حيث المدة كالتالي :

1- الربيع الجنوبي (خريف في النصف الشمالي) 146 يوماً أرضياً.

2- الصيف الجنوبي (شتاء في النصف الشمالي) 160 يوماً أرضياً.

3- الخريف الجنوبي (ربيع في النصف الشمالي) 199 يوماً أرضياً.

4- الشتاء الجنوبي (صيف في النصف الشمالي) 182 يوماً أرضياً.

بينت الدراسات بأن المريخ يتعرض لتغيرات مناخية خلال فترة تصل ما بين 100 ألف سنة وحتى مليون سنة، ففي هذه الفترة ينقلب المناخ من حار إلى بارد ثم حار وهكذا. ويتوقع الفلكيون أن هذا التغير في مناخ المريخ سببه ترنح محور الدوران المريخي (Precession) الناتج عن جاذبية المشتري القوية له، وهذا يؤدي إلى التغير في اتجاه المحور كل 50 ألف سنة، ثم يعود إلى وضعه السابق بعد 50 ألف سنة، وثمة عامل آخر يؤدي إلى التغير في مناخ المريخ وهو تغير مدار كوكب المريخ حول الشمس خلال فترة تقارب 2 مليون سنة أرضية.

كان المريخ قد مر في الفترة السابقة بالمناخ الحار، وهو الآن يمر في مرحلة المناخ البارد، وربما يكون المناخ الحار الذي تعرض له المريخ في السابق وقبل آلاف السنين هو سبب جفاف مجاري المياه الظاهرة على سطح الكوكب. من الملاحظات المميزة على سطح المريخ هي (القمم البيضاء) التي تظهر واضحة حتى بالرصد الأرضي في قطبي الكوكب، ويمكن مشاهدتها بواسطة مناظير فلكية صغيرة الحجم، وكان (كاسيني)Cassine أول من لاحظ هذه القمم سنة 1666 وفي عام 1777 كان "وليم هيرشل"W.Herschel أول من قال بأن القمم البيضاء عبارة عن ثلج وجليد، كما بين هيرشل أن الغلاف الغازي المريخي رقيق وليس ثقيلاً كالغلاف الغازي الأرضي مثلاً، وعرف ذلك من خلال احتجاب لاحد النجوم خلف المريخ ، كما استطاع هيرشل قياس ميلان محور الدوران فوجده 28 درجة أي بزيادة عن القياسات الحديثة بحوالي 4 درجات.

عندما هبطت مركبتا الفضاء فايكنغ-1 و2 على سطح المريخ سنة 1976، تبين أن القمم القطبية مكونه من جليد مغطى بطبقة ثلجية رقيقة من ثاني اكسيد الكربون يبلغ سمكها عدة أمتار. والغريب أن الجليد في القطب الشمالي يتبخر ويتحول إلى غاز عند حلول فصلي الربيع والصيف فتختفي القمة الثلجية في القطب الشمالي خلال هذه الفترة، بينما لا يحدث ذلك في القطب الجنوبي للمريخ.

وسبب ذلك أنه بحلول الربيع والصيف في القطب الشمالي يتعرض لكمية كبيرة من أشعة الشمس بسبب صفاء الجو في تلك الفترة، لكن عند حلول الربيع والصيف في القطب الجنوبي تهب على سطح المريخ عواصف رملية كثيفة نسبياً، وهذه التربة تمنع وصول الكمية المناسبة من أشعة الشمس إلى الجليد في القطب الجنوبي فيبقى الجليد محافظاً على تماسكه دون أن يتحول إلى بخار سوى بنسبة قليلة.

ثمة أعاصير قوية تهب على المريخ من وقت لآخر، وخاصة عندما يصل الكوكب نقطة الحضيض أي في أقرب نقطة له من الشمس، حيث تصل سرعة الرياح إلىحوالي 100 متر في الثانية، ونتيجة لسرعة الرياح، تحمل ذرات الغبار من السطح وتنقلها إلى الغلاف الغازي، وتبقى هذه الذرات الغبارية معلقة في الجو لعدة أسابيع، فتخفي معالم السطح عن الظهور، وتشير الإحصائيات أنه يمكن حصول 100 عاصفة رملية خلال العام المريخي، ويمكن أن تكون هذه العواصف ضخمة جداً بحيث تشمل الكوكب كله، وأشهر هذه العواصف الرملية المعروفة تلك التي هبت أثناء اقتراب مركبة الفضاء (مارينر-9) من الكوكب، ولم تستطع المركبة آنذاك مشاهدة سطح المريخ سوى من خلال أمكنه ضيقه أو رؤوس الجبال العالية التي لم تصلها الرمال. وتصل سرعة الرياح على المريخ كما سجلتها مركبة فايكنغ-1 حوالي 20 كلم في الساعة في المعدل. .