화성에는 위성이 2개 있다. 1877년 아삽 홀이 워싱턴 천문대의 지름 65cm 굴절망원경으로 발견하였다. 안쪽 포보스의 공전주기는 7시간 39분으로 화성표면으로부터 6,000km 높이에서 돌고 있다. 이 공전주기가 화성의 자전주기보다 짧기 때문에 화성에서 보면 포보스는 서쪽에서 떠서 동쪽으로 진다.

길다란 감자 모양으로 생긴 포보스가 하늘에서 보이는 시간은 적도지방에서도 불과 4시간 15분으로, 그 동안에 초승달에서 보름달을 거치는 변화를 보인다. 바깥쪽 위성 데이모스는 화성 상공 2만 100km에서 30시간 17분의 주기로 돌고 있다. 데이모스는 그 공전주기가 화성의 자전주기보다 길어서 동쪽에서 떠서 서쪽으로 질 때까지 2일 18시간이 걸린다. 그 동안에 데이모스는 초승달 → 보름달 → 초승달 → 보름달 → 초승달로 변한다.

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