家发明了地心说来解释行星的运动。 在古希腊和古印度文献中可以找到对火星角直径的测量相关记载。 16世纪，尼古拉·哥白尼提出了太阳系的日心说，这个模型提出行星沿着环绕太阳的圆形轨道运行。 约翰内斯 · 开普勒对此进行了修正，得出了一条更符合观测数据的火星椭圆轨道。1610年伽利略第一次用望远镜观测火星。 在一个世纪内，天文学家发现了这颗行星上明显的反照率特征，包括黑色的大瑟提斯高原和极地冰盖。 他们能够确定行星的自转周期和轴向倾斜。 这些观测主要是在火星与太阳处于相对位置的时间间隔内进行的，在这个时间间隔