Ten artykuł dotyczy planety. Zapoznaj się również z: Wenus – bogini miłości w mitologii rzymskiej.

Wenus – druga biorąc pod uwagę jej odległość od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest trzecim pod względem jasności ciałem niebieskim widocznym na niebie, po Słońcu i Księżycu. Jej obserwowana wielkość gwiazdowa sięga -4,6 i jest wystarczająca, aby światło odbite od Wenus powodowało powstawanie cieni. W związku z tym, że Wenus jest bliżej Słońca niż Ziemia, zawsze jest ona widoczna w niewielkiej odległości od niego; jej maksymalna elongacja to 47,8°. Odległość Wenus od Ziemi waha się od 40 do 259 mln km.

Nazwa planety wzięła się od rzymskiej bogini miłości, Wenus. Z uwagi na fakt, iż na nocnym niebie widoczna jest ona tylko przez pewien czas (ok. 3 godziny) przed wschodem Słońca lub (ok. 3 godziny) po zachodzie Słońca nazywana jest także Gwiazdą Poranną (Jutrzenką) lub Gwiazdą Wieczorną.

Wenus jest klasyfikowana jako planeta skalista (inaczej: typu ziemskiego) i jest czasami nazywana „planetą bliźniaczą” albo „siostrą Ziemi” – ze względu na podobną wielkość, masę i skład chemiczny. Jest pokryta nieprzezroczystą warstwą dobrze odbijających światło chmur kwasu siarkowego, które nie pozwalają na obserwację jej powierzchni z kosmosu w świetle widzialnym. Ma najgęstszą atmosferę ze wszystkich planet skalistych w Układzie Słonecznym, składającą się głównie z dwutlenku węgla. Na Wenus nie ma obiegu węgla, który powodowałby wiązanie węgla w skałach. Nie stwierdzono na niej również żadnych śladów organizmów żywych, które by go wiązały w biomasie. Istnieją przypuszczenia, że w przeszłości na Wenus były oceany, tak jak na Ziemi, ale odparowały, gdy temperatura powierzchni wzrosła. Obecny krajobraz Wenus jest suchy i pustynny, tworzony przez pokryte pyłem skały. Woda w jej atmosferze najprawdopodobniej dysocjowała, a ze względu na brak pola magnetycznego, wodór został wywiany w przestrzeń międzyplanetarną przez wiatr słoneczny. Ciśnienie atmosferyczne na powierzchni planety jest ok. 92 razy większe niż na Ziemi.

Ukształtowanie powierzchni Wenus było przedmiotem spekulacji aż do drugiej połowy XX wieku, gdy zostało zbadane przez sondy z programów Wenera i Magellan. Powierzchnia Wenus została ukształtowana przez zjawiska wulkaniczne, zachodzące w skali znacznie większej niż na Ziemi, a duże stężenie związków siarki w atmosferze wskazuje na trwającą ciągle aktywność wulkaniczną. Jednak brak obserwowanych przepływów lawy w okolicach odkrytych kalder pozostaje zagadką. Na planecie jest niewiele widocznych kraterów uderzeniowych, co wskazuje, że jej powierzchnia jest stosunkowo młoda – ma około 300-600 milionów lat. Nie ma śladów tektoniki płyt, prawdopodobnie z powodu tego, że jej skorupa jest zbyt sztywna, aby ulegać subdukcji bez obecności wody, która zmniejszyłaby jej lepkość. Wenus może zamiast tego uwalniać wewnętrzne ciepło w okresowych zjawiskach gwałtownego przekształcenia powierzchni.

Warunki fizyczne

Wenus jest jedną z czterech planet skalistych w Układzie Słonecznym. Pod względem wielkości i masy jest bardzo podobna do Ziemi, przez co często opisywana jest jako siostra naszej planety. Średnica Wenus jest zaledwie o 650 km mniejsza od ziemskiej, a jej masa jest równa 81,5% masy Ziemi. Jednakże warunki na powierzchni Wenus różnią się diametralnie od tych na Ziemi, ze względu na gęstą atmosferę złożoną głównie z dwutlenku węgla. Stanowi on 96,5% masy atmosfery, podczas gdy pozostałe 3,5% to głównie azot.

Struktura wewnętrzna

Przypuszczalna budowa wnętrza Wenus: pod grubą skorupą znajduje się płaszcz, otaczający metaliczne jądro.

Bez danych sejsmicznych oraz o momencie bezwładności, niewiele można stwierdzić na temat struktury wewnętrznej Wenus. Jednak podobieństwa wielkości i gęstości między Wenus a Ziemią sugerują, że obie planety mają podobną budowę wewnętrzną, posiadają jądro, płaszcz i skorupę. Podobnie jak ziemskie, jądro Wenus jest przynajmniej częściowo płynne, ponieważ wnętrza obu planet ochładzają się w podobnym tempie. Mniejsza średnica i masa Wenus sugerują, że w jej wnętrzu panuje ciśnienie nieco mniejsze niż we wnętrzu Ziemi. Największą różnicą między obiema planetami jest brak tektoniki płyt na Wenus, prawdopodobnie związany ze znikomą zawartością wody w skorupie i skałach płaszcza. Skutkiem tego jest zmniejszony odpływ ciepła z wnętrza planety i jego wolniejsze ochładzanie, a to jest prawdopodobnym wytłumaczeniem braku pola magnetycznego.

Geografia

Około 80% powierzchni Wenus stanowią równiny wulkaniczne, w tym 70% to równiny pokryte niskimi grzbietami, a pozostałe 10% jest gładkie lub pofalowane. Dwa wyżynne „kontynenty” wypełniają resztę jej powierzchni, jeden leżący na północnej półkuli planety i inne leżące tylko na południe od równika. Północny obszar wyżynny to Ziemia Isztar (Ishtar Terra), nazwana imieniem Isztar, babilońskiej bogini miłości, ma on wielkość mniej więcej taką jak Australia. Najwyższe góry na Wenus, Góry Maxwella (Maxwell Montes), leżą na Ziemi Isztar. Ich najwyższy szczyt znajduje się 11 km powyżej średniego poziomu powierzchni Wenus. Południowy obszar wyżynny nosi nazwę Ziemia Afrodyty (Aphrodite Terra), od greckiej bogini miłości Afrodyty i jest większy od północnego, ma rozmiary podobne do Ameryki Południowej. Sieć spękań i uskoków pokrywa większość tego obszaru.

Mapa Wenus, ukazująca obszary wyżynne na żółto: Ziemia Isztar znajduje się u góry mapy, a Ziemia Afrodyty tuż poniżej równika.

Oprócz kraterów, gór i dolin powszechnie spotykanych na innych planetach skalistych, Wenus posiada szereg unikalnych cech powierzchni. Należą do nich wulkaniczne kopuły o płaskich szczytach nazywane farra, mające od 20 do 50 km średnicy i 100-1000 m wysokości i przypominające wyglądem naleśniki; gwiaździste systemy pęknięć rozchodzących się od jednego punktu o nazwie novae; twory złożone z promieniowych i koncentrycznych pęknięć, przypominające pajęcze sieci, znane jako arachnoidy oraz korony, okrągłe pierścienie pęknięć niekiedy otoczone depresją. Wszystkie te formacje są pochodzenia wulkanicznego. Istnienie niemal płaskich wulkanów wskazuje że zostały utworzone z lawy o małej lepkości jaką jest lawa bazaltowa.

Większość elementów powierzchni Wenus nosi nazwy pochodzące od historycznych lub mitologicznych kobiet. Wyjątkami są Maxwell Montes, nazwane na cześć Jamesa Clerka Maxwella i wyżynne regiony Alpha Regio, Beta Regio i Ovda Regio. Te trzy nazwy zostały nadane zanim Międzynarodowa Unia Astronomiczna przyjęła konwencję nazewnictwa cech powierzchni Wenus.

Długość planetograficzna tworów na powierzchni Wenus jest wyrażona w stosunku do jej południka zerowego. Pierwotnie przechodził on przez jasny punkt na obrazach radarowych, położony w środku owalnego tworu nazywanego „Eve”, położonego na południe od Alpha Regio. Po zakończeniu misji Wenera na nowo określono położenie południka zerowego, obecnie przechodzi on przez centralne wzniesienie w kraterze Ariadne.

Geologia

Obraz powierzchni Wenus w fałszywych kolorach, uzyskany ze zdjęć radarowych sondy Magellan.

Znaczna część powierzchni Wenus wydaje się być ukształtowana przez działalność wulkaniczną. Wenus ma kilka razy więcej wulkanów niż Ziemia, posiada co najmniej 167 ogromnych wulkanów, które mają ponad 100 km średnicy. Jedynym kompleksem wulkanicznym tej wielkości na Ziemi jest Hawaiʻi na Hawajach. Przypuszczalnie przyczyną tego nie jest większa aktywność wulkaniczna Wenus, ale jej starsza skorupa. Skorupa oceaniczna na Ziemi stale podlega subdukcji na styku płyt tektonicznych, a jej średni wiek to około 100 milionów lat, podczas gdy wiek powierzchni Wenus szacuje się na 300-600 milionów lat.

Jest kilka dowodów aktywności wulkanicznej na Wenus. Radzieckie sondy programu Wenera, Wenera 11 i Wenera 12 wykryły ciągły strumień piorunów, lądownik Wenera 12 zarejestrował potężny grzmot wkrótce po wylądowaniu. Europejska sonda Venus Express potwierdziła częste występowanie błyskawic między chmurami w atmosferze Wenus. Podczas gdy burzom na Ziemi towarzyszą opady deszczu, to na Wenus występują tylko opady kwasu siarkowego w górnych warstwach atmosfery, który odparowuje około 25 km ponad powierzchnią. Jednym z możliwych wyjaśnień istnienia piorunów jest to, że powstają one w chmurach wulkanicznego popiołu. Inny argument pochodzi z pomiarów stężenia dwutlenku siarki w atmosferze, zaobserwowano jego dziesięciokrotny spadek w latach 1978 i 1986. Może to oznaczać, że jego koncentracja została wcześniej zwiększona przez dużą erupcję wulkanu.

Kratery uderzeniowe na Wenus (ilustracja stworzona z danych radarowych).

Na powierzchni planety istnieje prawie tysiąc równomiernie rozłożonych kraterów. Na innych ciałach pokrytych kraterami, takich jak Ziemia i Księżyc, kratery wykazują różny stopień degradacji. Na Księżycu jest ona powodowana przez kolejne uderzenia, podczas gdy na Ziemi zachodzi głównie erozja wynikająca z działania wiatru i deszczu. Jednak na Wenus, około 85% kraterów jest w idealnym stanie, co oznacza, że są one geologicznie młode. Niewielka liczba kraterów wraz z ich dobrym stanem zachowania oznacza, że powierzchnia planety uległa odnowieniu w skali globalnej 300-600 mln lat temu, po czym zmalała aktywność wulkaniczna. Skorupa Ziemi jest w ciągłym ruchu, ale uważa się, że na Wenus nie może zachodzić taki proces; zamiast niego występuje cyklicznie inne, bardziej gwałtowne zjawisko. Bez tektoniki płyt, możliwość odprowadzania ciepła z jej płaszcza jest znacznie mniejsza niż na Ziemi. W długim okresie pozornej stagnacji temperatura płaszcza wzrasta, aż do osiągnięcia poziomu krytycznego, gdy skorupa ulega znacznemu osłabieniu. Następnie, w ciągu około 100 milionów lat, na ogromną skalę zachodzi proces subdukcji, niemal całkowicie niszczący dawną skorupę planety, w miejsce której powstaje nowa.

Kratery na Wenus mają średnice od 3 km do 280 km. Nie ma tu kraterów mniejszych niż 3 km, ze względu na wpływ gęstej atmosfery na meteoroidy. Obiekty z energią kinetyczną mniejszą niż pewna krytyczna wartość są spowalniane w atmosferze, tak że nie mogą tworzyć kraterów uderzeniowych. Nadlatujące ciała o średnicy mniejszej niż 50 metrów spalają się w atmosferze przed dotarciem do powierzchni planety.

Atmosfera i klimat

Zdjęcie chmur Wenus wykonane w ultrafiolecie przez sondę Pioneer Venus Orbiter

Wenus ma gęstą atmosferę, która składa się głównie z dwutlenku węgla i niewielkiej ilości azotu. Masa atmosfery jest 93 razy większa od ziemskiej, podczas gdy ciśnienie na powierzchni planety jest około 92 razy większe niż na Ziemi i odpowiada ciśnieniu w ziemskich oceanach na głębokości prawie 1 km. Gęstość przy powierzchni wynosi 65 kg/m³ (6,5% gęstości wody). Bogata w dwutlenek węgla atmosfera, w której występują grube chmury dwutlenku siarki, generuje najsilniejszy efekt cieplarniany na planetach Układu Słonecznego, przez co temperatura na powierzchni sięga 460 °C. To sprawia, że powierzchnia Wenus ma wyższą temperaturę niż powierzchnia Merkurego, którego temperatura powierzchni waha się od −220 °C do 420 °C, mimo, że Wenus jest prawie dwukrotnie dalej od Słońca i tym samym otrzymuje tylko 25% energii słonecznej, która dociera do Merkurego. Często mówi się, że powierzchnia Wenus przypomina piekło.

Badania sugerują, że kilka miliardów lat temu atmosfera Wenus była bardziej podobna do ziemskiej, a na powierzchni prawdopodobnie występowały znaczne ilości wody w stanie ciekłym, ale odparowanie tych pierwotnych oceanów spowodowało lawinowo narastający efekt cieplarniany, aż do krytycznego poziomu gazów cieplarnianych w atmosferze.

Bezwładność cieplna i przekazywanie ciepła przez wiatry w niższych warstwach atmosfery oznacza, że temperatura powierzchni Wenus nie różni się znacznie między dniem i nocą, pomimo bardzo wolnych obrotów. Wiatry na powierzchni są powolne, osiągają kilka kilometrów na godzinę, ale z powodu dużej gęstości atmosfery wywierają one znaczną siłę na przeszkody, przenosząc pył i małe kamienie na powierzchni. Samo to zjawisko mogłoby znacznie utrudnić ludziom chodzenie, nawet gdyby nie istniały problem wysokiej temperatury i braku tlenu.

Ponad gęstą warstwą CO2 znajdują się grube chmury, składające się głównie z dwutlenku siarki i kropli kwasu siarkowego. Chmury te odbijają około 60% światła słonecznego z powrotem w kosmos, a także uniemożliwiają bezpośrednie obserwacje powierzchni planety w świetle widzialnym (do powierzchni Wenus dociera zaledwie 1% światła słonecznego – podobnie jak w przypadku najgrubszych chmur na Ziemi). Stałe zachmurzenie oznacza, że chociaż Wenus jest bliżej Słońca niż Ziemia, to jej powierzchnia nie jest dobrze oświetlona. Silne wiatry o prędkości 300 km/h występują na szczytach chmur, okrążając planetę w ciągu czterech do pięciu dni ziemskich. Wenusjańskie wiatry mogą wiać z prędkością do 60 razy szybszą od rotacji planety, podczas gdy najszybszy ziemski wiatr jest tylko o 10% do 20% szybszy od prędkości obrotu Ziemi.

Powierzchnia Wenus ma prawie jednakową temperaturę nie tylko w dzień i noc, ale także na równiku i biegunach. Nachylenie osi obrotu planety to niecałe trzy stopnie, znacznie mniej niż nachylenie osi Ziemi, co także minimalizuje sezonowe wahania temperatury. Występują tylko znaczne różnice temperatury związane z wysokością. W 1995 roku sonda Magellan zarejestrowała obraz silnie odbijającej światło substancji na najwyższych szczytach górskich, która wyraźnie przypominała ziemski śnieg. Substancja ta prawdopodobnie pojawiła się tam w podobnym procesie jak śnieg, choć zachodzącym w znacznie wyższej temperaturze: zbyt lotna, aby skondensować na powierzchni, wzniosła się w postaci gazowej do wyższych, chłodniejszych warstw atmosfery, skąd następnie spadła w postaci opadu atmosferycznego. Natura tej substancji nie jest pewna, do możliwych kandydatów należą pierwiastkowy tellur i siarczek ołowiu(II) (galena).

Chmury Wenus są zdolne do wytwarzania piorunów, podobnie jak chmury na Ziemi. Istnienie błyskawic, po raz pierwszy wykrytych przez radzieckie sondy Wenera, budziło kontrowersje. Dopiero w latach 2006-07 sonda Venus Express wyraźnie potwierdziła istnienie charakterystycznych fal elektromagnetycznych, wytwarzanych przez błyskawice. Ich intermitentny charakter wskazuje na związek z aktywnością pogodową. Częstość uderzeń piorunów na Wenus jest o połowę mniejsza niż na Ziemi. W 2007 r. sonda Venus Express odkryła także, istnienie potężnego podwójnego wiru atmosferycznego na biegunie południowym.

Pole magnetyczne i jądro

W 1980 roku orbiter Pioneer Venus odkrył, że pole magnetyczne Wenus jest znacznie słabsze niż na Ziemi. Jest ono generowane przez oddziaływanie między jonosferą i wiatrem słonecznym, a nie przez wewnętrzne dynamo w jądrze planety, tak jak w przypadku Ziemi. Magnetosfera Wenus w małym stopniu chroni atmosferę przed promieniowaniem kosmicznym. Promieniowanie to może jonizować cząstki atmosfery i prowadzić do wyładowań między chmurami.

Brak wewnętrznego pola magnetycznego Wenus był zaskoczeniem, ponieważ jest ona podobna do Ziemi pod względem wielkości i oczekiwano, że w jej jądrze może również działać dynamo magnetohydrodynamiczne. Dynamo wymaga trzech elementów: przewodnictwa elektrycznego cieczy, jej obrotu i konwekcji. Sądzi się, że materia tworząca jądro jest przewodząca i choć jej obroty są często uznawane za zbyt powolne, symulacje pokazują, iż wystarczałyby one do wzbudzenia dynama. Oznacza to, że brak wewnętrznego pola magnetycznego jest skutkiem braku konwekcji w jądrze Wenus. W ciekłym jądrze zewnętrznym Ziemi występuje konwekcja, ponieważ dolna warstwa cieczy jest znacznie gorętsza niż górna. Na Wenus między epizodami globalnego odnowienia powierzchni nie zachodzą ruchy skorupy; przepływ ciepła przez nią jest mały, a to powoduje wzrost temperatury płaszcza. W efekcie zmniejsza się gradient ciepła w jądrze, a to uniemożliwia konwekcję i generację pola magnetycznego. Zamiast tego ciepło pochodzące z jądra podgrzewa płaszcz i skorupę.

Wenus nie ma stałego jądra wewnętrznego, lub jej jądro nie ochładza się obecnie, w związku z czym ciekła część jądra ma w przybliżeniu jednolitą temperaturę. Inną możliwością jest całkowite zestalenie jądra. Stan jądra zależy silnie od stężenia siarki, a ono nie jest obecnie znane.

Orbita i rotacja

Porównanie wielkości planet skalistych (od lewej do prawej): Merkury, Wenus, Ziemia i Mars.

Wenus obraca się wokół własnej osi w przeciwnym kierunku niż większość planet Układu Słonecznego.

Wenus obiega Słońce w średniej odległości około 108 milionów kilometrów (około 0,7 j.a.), a jej okres obiegu to 224,65 dni. Wszystkie orbity planet są eliptyczne, orbita Wenus jest najbardziej zbliżona do kołowej, jej mimośród jest mniejszy niż 0,01. Kiedy Wenus znajduje się pomiędzy Ziemią a Słońcem, położeniu znanym jako złączenie dolne, jest planetą najbliższą Ziemi, odległą średnio o 41 milionów km. Planeta osiąga to położenie średnio co 584 dni. Ze względu na malejący mimośród orbity Ziemi, minimalna odległość będzie rosła. Od roku 1 do 5383 n.e. zajdzie łącznie 526 zbliżeń na odległość mniejszą niż 40 milionów km, przez następne ok. 60 200 lat żadne nie będzie tak bliskie. W okresach większej ekscentryczności Wenus może zbliżyć się na odległość 38,2 milionów kilometrów.

Oglądane sponad płaszczyzny ekliptyki, od strony północnego bieguna Słońca, wszystkie planety krążą w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (w lewo), większość planet również obraca się wokół osi w lewo, jednak Wenus obraca się w prawo. Obecny okres obrotu Wenus reprezentuje stan równowagi między pływami wywoływanymi przez grawitację Słońca, które spowalniają obrót a pływami w atmosferze, wywoływanymi jej ogrzewaniem przez promienie słoneczne, przyspieszającymi obrót. Po powstaniu Wenus w mgławicy przedsłonecznej, jej okres obrotu i nachylenie mogły być zupełnie inne, a obecny stan wynika z chaotycznych zmian spowodowanych przez zaburzenia wywoływane przez inne planety i pływy w jej gęstej atmosferze. Zmiana okresu rotacji prawdopodobnie zachodziła na przestrzeni miliardów lat.

Wenus obraca się w ciągu 243 dni ziemskich; jest to najwolniejszy okres obrotu pośród wszystkich planet Układu Słonecznego. Na równiku, powierzchnia Wenus obraca się z prędkością liniową 6,5 km/h; a na Ziemi – 1670 km/h. Na Wenus dzień gwiazdowy trwa dłużej niż rok (243 w porównaniu z 224,7 dnia ziemskiego). Jednak ze względu na rotację wsteczną, długość dnia słonecznego jest znacznie mniejsza niż dnia gwiazdowego. Dla obserwatora na powierzchni Wenus między kolejnymi wschodami Słońca mija 116,75 dni ziemskich (dzień słoneczny Wenus jest krótszy niż 176-dniowy dzień słoneczny Merkurego), Słońce wstaje na zachodzie i zachodzi na wschodzie. W wyniku stosunkowo długich dni słonecznych, rok na Wenus trwa tylko 1,92 wenusjańskiego dnia.

Ciekawym zjawiskiem związanym z orbitą Wenus i jej okresem rotacji jest to, że 584-dniowy średni odstęp czasu między kolejnymi zbliżeniami do Ziemi jest niemal dokładnie równy pięciu słonecznym dniom Wenus. Nie wiadomo, czy związek ten powstał przez przypadek czy jest wynikiem oddziaływania pływowego między planetami.

Wenus nie ma obecnie naturalnego satelity, choć planetoida 2002 VE68 utrzymuje quasi-satelitarną relację z planetą. W XVII wieku astronom Giovanni Cassini ogłosił, że widział na orbicie Wenus księżyc, który został nazwany Neith, imieniem egipskiej bogini. Przez następne 200 lat wielokrotnie zgłaszano podobne obserwacje. Ostatecznie stwierdzono, że większość z nich można wyjaśnić jako pomylenie pobliskiej gwiazdy z księżycem. Według Alex Alemi i Davida Stevensona z California Institute of Technology, badania modeli Układu Słonecznego z 2006 r. wskazują, że jest bardzo prawdopodobne, że miliardy lat temu Wenus miała przynajmniej jeden księżyc, utworzony przez ogromne zderzenie. Około 10 milionów lat później, według tych badań, inne uderzenie mogło przyczynić się do odwrócenia kierunku obrotu planety. Oddziaływanie pływowe spowodowało, że księżyc Wenus stopniowo obniżał swoją orbitę, aż do uderzenia i połączenia się z Wenus. Jeśli później uderzenia stworzyły inne księżyce, także one zostały wchłonięte w ten sposób. Alternatywnym wyjaśnieniem braku satelitów jest wpływ silnych pływów słonecznych, które mogą destabilizować orbity dużych satelitów krążących wokół planet wewnętrznych.