火星在不同距离下的角直径差异显著：最近时约25角秒相当于月球直径的1/7，最远时仅约 3.5角秒。此时，即使是地面中等口径望远镜如1米口径，分辨率约0.14角秒，也能轻松将火星与背景恒星区分——其角直径远超望远镜的分辨极限。更关键的是，火星的视星等在最暗时约为+1.8等，远亮于绝大多数恒星，亮度与角直径的双重优势确保了远距离识别的可行性。
历史观测记录显示，即使在火星距离地球约3.8亿公里时2020年火星大冲后，哈勃望远镜仍能拍摄到火星表面的冰盖与暗区特征。而对于仅需“识别存在”而非“观测细节”的任务，4亿公里 外的火星依然能被现代光学望远镜清晰捕捉——其角直径3.5角秒是哈勃分辨率的70倍，足以形成可辨识的圆面而非点源。
综上，当前人类“千里眼”以哈勃望远镜为代表在 4亿公里 距离上仍能有效识别火星，这一极限距离基本对应地球与火星的最远距离。随着下一代望远镜如韦伯望远镜的投入，对火星的远距离观测能力还将进一步提升，但其识别的物理极限已由行星与观测设备的基本参数共同决定。