La plupart des gens connaissent le modèle orbital de la Terre, il est donc plus facile de discuter de l’orbite de Mars en ce qui concerne celle de la Terre. Mars et la Terre partagent de nombreuses similitudes dans leurs orbites. Ils sont tous deux des modèles elliptiques et sont maintenus sur une inclinaison axiale similaire. L’orbite de Mars a un schéma plus excentrique que la Terre, ce qui introduit quelques différences dans les schémas météorologiques entre les deux planètes.
Vus d’en haut, la Terre et Mars semblent tourner autour du soleil dans le sens inverse des aiguilles d’une montre et sont presque sur le même plan. Une unité astronomique est une mesure d’environ 150 millions de km, ou la distance de la Terre au Soleil. L’orbite de la Terre est donc de 1 unité astronomique (UA), tandis que Mars mesure en moyenne 143 millions de miles (230 millions de km) ou 1.5 UA. Il faut un an à la Terre pour orbiter autour du soleil, tandis qu’une orbite martienne compte environ 687 jours terrestres ou 1.88 fois plus longtemps qu’une année terrestre. Un jour sur Mars est légèrement plus long qu’un jour sur Terre, avec une moyenne d’environ 24 heures, 39 minutes et 35 secondes.
L’excentricité est utilisée pour définir la forme de toute orbite planétaire. Un cercle parfait a une excentricité nulle. Les ellipses ont une excentricité comprise entre 0 et 1, tandis que les paraboles ont une mesure exacte de 1. L’orbite de Mars a une excentricité de 0.09, ce qui en fait la deuxième orbite la plus excentrique de toutes les planètes. Seul Mercure en a un plus grand.
Cette excentricité signifie qu’il existe une grande différence de distances entre le moment où il est le plus proche du Soleil, ou son périhélie, et le moment où il est le plus éloigné, l’aphélie. Le périhélie sur l’orbite de Mars est d’environ 1.38 UA ou 129 millions de miles (207 millions de km.) L’aphélie est d’environ 1.66 UA ou 155 millions de miles (249 millions de km.)
L’inclinaison axiale de Mars est de 25.19 degrés. Comme cela est très similaire à l’inclinaison de la Terre de 23.45 degrés, les saisons de Mars sont très similaires à celles de la Terre en ce sens qu’il y en a quatre. Chaque saison dure presque deux fois plus longtemps qu’une saison terrestre puisque l’année martienne est plus longue. Ils ont également tendance à être beaucoup plus extrêmes puisque l’aphélie et le périhélie sont si radicalement différents. Les étés sont plus chauds depuis que l’orbite de Mars se rapproche du soleil, tandis que les hivers sont plus rigoureux dans ses régions éloignées.
On suppose qu’il y a de nombreuses années, l’orbite de Mars était beaucoup moins excentrique. On estime qu’elle était plus proche de 0.002 il y a environ 1.35 million d’années terrestres. Les forces gravitationnelles créées par les autres planètes ont lentement entraîné Mars dans un modèle elliptique plus grand.