화성, 목성, 토성과 같은 외행성은 내행성과는 달리 언제나 원 모양으로 둥글게 보입니다. 예를 들어 목성이 지구에서 보았을 때 초승달 모양으로 보인다든가 하는 일은 절대로 없습니다. 이는 물론 외행성의 태양 공전궤도가 지구 궤도보다 더 크기 때문이다. 외행성은 내행성과 달리 지구에 가장 근접하였을때 가장 잘 관찰됩니다. 이는 외행성은 더 크게 보일 뿐만 아니라 태양의 정반대편 방향에 있어서 자정즈음 밤하늘 높이 떠 있기 때문입니다. 이 때 외행성을 충의 위치에 있다고 합니다. 즉 외행성은 회합주기마다 좋은 관측 기회를 우리에게 제공한다는 사실을 알 수 있게 됩니다. 화성의 경우 태양 공전주기는 687일이지만 2년이 넘는 회합주기인 780일 마다 충이 있게 됩니다. 회합주기가 가장 짧은 행성은 수성으로 유일하게 1년이 채 안 되는 값을 갖는데 이는 물론 수성의 공전주기가 행성 중 가장 짧은 약 88일 이기 때문입니다. 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성 등은 공전 주기가 지구에 비하여 워낙 길기 때문에 회합주기는 1년이 조금 넘습니다. 회합주기가 비교적 긴 행성으로는 지구와 공전주기가 비슷한 금성과 화성이 있는데 그 중에서도 공전주기가 원래 더 긴 화성이 행성 중 가장 긴 회합주기를 갖습니다. 화성, 목성, 토성, 천왕성 등의 외행성은 천체 망원경으로 보면 언제나 둥근 모양을 하고 있으며 내행성의 경우처럼 초승달 모양으로 보이는 일은 절대로 없습니다. 화성은 이름 그대로 붉은 행성으로 천체 망원경에 흰 모자를 쓰고 있는 것처럼 나타납니다. 이 극관은 화성 극지방의 흰 얼음지대입니다. 목성에서는 갈릴레이의 위성이라고 불리는 밝은 4개의 달이 토성에서는 아름다운 고리가 작은 천체 망원경으로도 쉽게 관찰 됩니다.
1. 화성
화성의 토양은 산화철 성분이 많은 점토여서 실제로 붉은색을 띄고 있습니다. 북반구에는 화산이 많고 구덩이들이 우리 달처럼 남반구에 몰려 있습니다. 지구에 비하면 희박한 대기가 화성을 감싸고 감싸고 있는데 그 주성분은 이상화탄소입니다. 화성은 여러면에서 지구와 비슷합니다. 우선 하루의 길이가 24시간 37분으로 우리 지구의 하루와 거의 비슷하고 둘째로 자전축의 기울기도 24도로 우연히 우리별 지구 자전축의 기울기 23.5도와 거의 비슷합니다. 따라서 화성은 계절의 변화가 표면에서 관착되는데 대표적인 예가 계절에 따라 변하는 극관의 크기입니다. 화성의 표면에는 과거에 물이 흘렀던 흔적이 곳곳에 남아 있습니다. 국제천문연맹이 명명한 화성 표면의 지면 중에는 우리 한국이름으로 '나주, 장성, 진주, 낙동' 등이 올라가 있습니다. 화성을 관측하면 흐린 줄무늬가 있는데 지금부터 약 100년전 미국의 로웰은 이것이 화성인이 파놓은 운하라고 주장하여 주목을 끌었습니다. 이리하여 등장한 화성인의 등장은 영국의 웰스가 쓴 우주전쟁에 의해 절정에 이르렀습니다. 로웰은 19세기 말 우리나라를 방문하여 '조용한 아침의 나라'라는 책을 낸 우리나라와는 인연이 깊은 천문학자입니다. 로웰은 꾸준히 화성을 관측했고 죽어서도 그의 시신이 묻힌 천문대는 로웰 천문대로 이름지어 지금도 명맥을 유지하고 있습니다. 로웰은 해왕성 밖의 행성을 발견하는 일에 여생을 바쳤지만 꿈을 이루지는 못했는데 1930년 바로 그 로웰 천문대에서 톰보가 명왕성을 발견하여 로웰의 한을 풀었습니다. 화성에는 포보스, 데이모스라는 2개의 위성이 있는데 태양계의 다른 위성들과는 달리 모양이 구형이 아니고 크기도 몇십 km 정도로 매우 작아 소행성이 화성에 포획된 것으로도 보입니다. 그 중에 화성에 더 가까이 있는 포브스는 데이모스와는 달리 화성의 자전주기보다 짧은 7시간 39분 마다 공전하므로 화성에서 보면 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지게 됩니다. 포보스와 데이모스는 고대 그리스 신화에 나오는 전쟁의 신 마르스의 두 아들입니다.
2. 목성
목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로 밤하늘에서도 금성 다음으로 밝게 보입니다. 위성들도 덩치가 매우 커서 4개의 갈리레이 위성 중 가니메데는 수성보다 크고 칼리스토, 가니메데는 모두 고대 그리스 신화에서 제우스(즉 목성)가 사랑한 사람들의 이름입니다. 이오는 태양계 천체중 우리별 지구를 제외하고는 유일하게 불을 뿜는 활홧산을 가지고 있습니다. 목성의 표면에서는 지구보다 약 3배나 큰 대적반이 가장 인상적입니다. 마치 커다란 1개의 눈처럼 보이는 대적반은 6일에 한번 스스로 회전하는 목성 대기의 거대한 소용돌이 입니다. 목성 표면의 구름층은 여러 색깔의 줄무늬도 만들어 목성을 아름답게 장식하고 있습니다.
3. 토성
토성은 아름다운 고리가 돋보이는 행성입니다. 망원경을 통해서 보면 고리 사이에 작은 틈이 있어 마치 고리가 두겹으로 이루어진 것처럼 보입니다. 이 틈을 발견자의 이름을 따라서 카시니의 틈이라고 부릅니다. 카시니의 틈은 천체 망원경을 테스트할 때 자주 이용됩니다. 수성보다도 큰 위성 타이탄은 대기를 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다.
4. 천왕성
천왕성은 누워서 공전하는 행성으로 유명합니다. 행성이 자전하는 방향을 우리 오른손의 엄지를 제외한 네 손가락 방향과 같게 하면 자전축의 북극은 엄지 방향에 있는 것으로 정의 됩니다. 천왕성 자전축의 북극은 공전궤도면에 대하여 아래쪽으로 8도 기울어져 있어 밖에서 보는 입장에서는 다른 행성들과 비교했을때 거꾸로 자전하는 것처럼 보입니다.