Venus

Fysiske egenskaper

Venus er en av de fire terrestriske planetene, hvilket betyr at den liksom jorden er et steinete legeme. I størrelse og masse er den svært lik jorden og blir ofte beskrevet som jordens «søster» eller «tvilling». Diameteren er kun 650 km mindre enn jordens og massen er 81,5 % av jordens. Overflateforholdene er imidlertid radikalt annerledes enn på jorden på grunn av den tette atmosfæren av karbondioksid. Massen i Venus' atmosfære består av 96,5 % karbondioksid og det meste av de gjenværende 3,5 % består av nitrogen.

Indre struktur

Siden seismiske data om planetens treghetsmoment mangler finnes det lite direkte informasjon om Venus' indre struktur og geokjemi. Likheten mellom Venus' og jordens størrelse og tetthet indikerer imidlertid at de har en relativt lik indre struktur; en kjerne, mantel og en skorpe. På samme måte som jordens kjerne er Venus' kjerne i det minste delvis flytende fordi de to planetene har blitt kjølt ned omtrent på samme måte. Til tross for den lille størrelsesforskjellen mellom Venus og jorda kan det være tilstrekkelig til at trykket er betydelig lavere i Venus' dype indre. Den viktigste forskjellen på de to planetene er at det ikke er påvist platetektonisk aktivitet på Venus, antageligvis på grunn av den tørre overflaten og den større og tykkere mantelen – særlig den øvre delen; målinger av gravitasjonsfeltet foretatt av venussonden Magellan antyder at litosfæren er vesentlig tykkere enn jordas. Resultatet er et redusert varmetap som forhindrer at planeten kjøles ned. Dette er en sannsynlig forklaring på fraværet av et internt generert magnetfelt.

Geografi

Rundt 80 % av overflaten er dekket av jevne vulkanske sletter, hvorav 70 % er sletter med ruglete rygger og 10 % er jevne eller lappeteppeformede sletter. To høylandsområder opptar resten av overflaten. Det ene «kontinentet» ligger på planetens nordlige halvkule og det andre like sør for ekvator. Det nordlige kontinentet kalles Ishtar Terra etter Ishtar, den babylonske gudinnen for kjærlighet, og er omtrent på størrelse med Australia. Maxwell Montes, som er det høyeste fjellet på Venus, ligger på Ishtar Terra og toppen på fjellet ligger 11 km over gjennomsnittsnivået for overflaten. Det sørlige kontinentet kalles Aphrodite Terra etter den greske gudinnen for kjærlighet og er det største av de to høylandsområdene med en størrelse omtrent som Sør-Amerika. Et nettverk av sprekker og forkastninger dekker store deler av dette området.
I tillegg til de nedslagskratre, fjell og daler som er vanlige på steinplaneter har Venus en rekke unike overflatestrukturer. Blant disse er farra (entall farrum), vulkanske strukturer med flate topper som minner om pannekaker. Tverrsnittet er mellom 20–50 km og høyden 100–1 000 m. Dessuten novae som er radiære, stjernelignende bruddsystemer. Videre arachnoid («edderkopper»): strukturer med både radiære og konsentriske brudd som minner om langbente edderkopper i spindelvev. Og tilslutt coronae («krans» eller «krone»), sirkulært eller ovalt formede bruddstrukturer, noen omgitt av en fordypning. 
Arachnoid/coronae kan være nedslagskratre, men mer sannsynlig er at det er innsunkne og deformerte vulkaner. Mange geologer antar at en arachnoid er et forstadium i en uavbrutt prosess som ender opp i en corona. Årsaken skal da være at  mantelplumen ikke har brutt fullstendig gjennom, men at store mengder flytende lava har piplet ut på overflaten uten at det har vært et fullstendig vulkanutbrudd. Når massen avkjøles og trekker seg sammen, faller den oppbrutte skorpen inn uten at det ble bygd opp en fullstendig skjoldvulkan. Med tanke på plumens oppførsel og som en kontrast til jordens platetektonikk kalles denne prosessen dråpetektonikk.
De fleste overflatestrukturene er oppkalt etter historiske og mytologiske kvinner. Unntakene er Maxwell Montes, oppkalt etter James Clerk Maxwell og høylandsregionene Alpha Regio, Beta Regio og Ovda Regio. De tre sistnevnte ble navngitt før dagens system ble tatt i bruk av Den internasjonale astronomiske union, organet som overvåker planetariske nomenklaturer.
For de fysiske strukturene uttrykkes lengdegraden relativt til nullmeridianen. Den opprinnelige nullmeridianen gikk gjennom det radar-lyse punktet ved sentrum av den ovale strukturen Eve, beliggende sør for Alpha Regio. Etter at Venera-programmet var ferdig, ble nullmeridianen omdefinert til å gå gjennom den sentrale toppen i krateret Ariadne.

Overflategeologi

Det blir antatt at en yngre Venus hadde jordlignende hav, som fordampet etter hvert som temperaturen steg. Vannet har sannsynligvis dissosiert og på grunn av fraværet av et planetarisk magnetfelt har hydrogenet blitt ført ut i det interplanetariske rommet av solvinden. 
Store deler av overflaten er tilsynelatende formet av vulkansk aktivitet. Venus har mange ganger så mange vulkaner som jorden, og rundt 167 massive vulkaner er over 100 km på tvers. Den eneste vulkanen av denne størrelseordenen på jorden er den største øya i øygruppen Hawaii. Dette skyldes ikke  at Venus er mer vulkansk aktiv enn jorden, men at skorpen er eldre. Jordens havbunnsskorpe fornyes kontinuerlig ved subduksjon mellom tektoniske plater og har en gjennomsnittlig alder på 100 millioner år. Venus' overflate er estimert til å være 300–600 millioner år gammel.
Det er flere beviser på aktive vulkaner. Under Sovjetunionens Venera-program oppdaget Venera 11 og Venera 12 en konstant strøm av lyn, og Venera 12 registrerte et kraftig tordenskrall rett etter landing. Den europeiske romfartsorganisasjonens Venus Express registrerte rikelig med lyn oppe i den høye atmosfæren. Mens regnvær driver tordenvær på jorden finnes det ikke regn på Venus' overflate (selv om det regner svovelsyre i den øvre atmosfæren som fordamper rundt 25 km fra overflaten). En mulighet er at asken fra vulkanutbrudd genererte lynene. Et annet bevis kommer fra målingen av konsentrasjoner av svoveldioksid i atmosfæren, som falt med en faktor på 10 mellom 1978 og 1986. Dette kan antyde at nivået tidligere hadde blitt hevet som følge av et vulkanutbrudd.
Omkring tusen nedslagskratre er fordelt jevnt over overflaten. På andre himmellegemer som har kratre finnes de i alle forfallsstadier. På månen brytes de ned av etterfølgende nedslag, mens på jorden eroderes de av vind og vann. På Venus er derimot rundt 85 % av kratrene i førsteklasses stand. Antallet kratre, sammen med den godt bevarte tilstanden, indikerer en global endring av overflaten for rundt 300–600 millioner år siden, etterfulgt av et redusert vulkansk nivå. Jordskorpen er i kontinuerlig bevegelse, men det blir antatt at Venus ikke kan opprettholde en slik prosess. Uten platetektonikk til å avgi varme fra mantelen gjennomgår Venus i stedet en syklisk prosess hvor temperaturen i mantelen stiger til et kritisk nivå som svekker skorpen. Deretter vil subduksjon i en enorm skala over ca. 100 millioner år endre skorpen fullstendig.
Kratrene er mellom 3 km og 280 km i diameter. Årsaken til den relativt høye nedre grensen på 3 km skyldes at objekter under en viss størrelse inneholder så lite kinetisk energi at den tette atmosfæren bremser dem for mye ned til at de skaper nedslagskratre. Innkommende prosjektiler som er mindre enn 50 m i diameter brytes ned og brenner opp i atmosfæren før de når planetens overflate.

Atmosfære og klima

Den ekstremt tette atmosfæren består i hovedsak av karbondioksid og en liten mengde nitrogen. Den atmosfæriske massen er 93 ganger så stor som jordens mens trykket ved planetens overflate er 92 ganger trykket ved jordens overflate – et trykk som tilsvarer trykket ved ca. 1 km havdyp. Trykket ved overflaten er 65 kg/m³ (6,5 % av tettheten i vann). Den CO₂-rike atmosfæren og de tykke skyene av svoveldioksid, genererer den sterkeste drivhuseffekten i solsystemet og skaper en overflatetemperatur på over 460 °C. Dette gjør overflaten varmere enn Merkurs, som har en minimum overflatetemperatur på -220 °C og en maksimum på 420 °C, selv om Venus ligger nesten dobbelt så langt fra solen og bare mottar 25 % av den mengden Merkur mottar av solens irradians. Overflaten er ofte sagt å ligne helvete.
Undersøkelser tyder på at atmosfæren en gang inneholdt tilstrekkelig vann til å dekke planeten med et hav på ca. 25 meter, men temperaturen ble aldri tilstrekkelig lav til at vann i form av regn kunne dannes, og vannet forsvant etter hvert fra atmosfæren. I stedet for vann kan Venus tidlig i sin historie ha hatt en periode på 100 til 200 millioner år hvor det atmosfæriske trykket var titalls ganger så høyt som i dag, tilstrekkelig til at atmosfærisk karbondioksid dannet hav bestående av superkritisk væske, som har hatt en lignende eroderende effekt på omgivelsene som elver og hav av vann.

Termisk treghet og vindens overføring av varme i den nedre atmosfæren betyr at temperaturen ved overflaten varierer svært lite mellom dag og natt, til tross for planetens ekstremt langsomme rotasjon. Vindene ved overflaten er langsomme og beveger seg bare et par kilometer i timen, men på grunn av den høye tettheten i atmosfæren ved overflaten utøver de en betydelig kraft mot hindringer og transporterer støv og små steiner over overflaten. Dette alene ville gjort det vanskelig for et menneske å gå på overflaten (om vi et øyeblikk ser bort fra varmen og fraværet av oksygen).
Over det tette laget av CO₂er det et permanent dekke av tykke skyer som hovedsakelig består av svoveldioksid og svovelsyredråper. Fordi Venus er nærmere solen enn det jorden er, mottar planeten i snitt 93% mer sollys enn jorden, nesten dobbelt så mye. Men ettersom skylaget rundt planeten er så omfattende, reflekteres rundt 75% av alt sollys tilbake til rommet, og forhindrer direkte observasjoner av overflaten i synlig lys. Majoriteten av det resterende sollyset absorberes av skyer og atmosfære, slik at bare noen få prosent når ned til selve overflaten, som dermed blir langt svakere opplyst enn overflaten på jorden. For en observatør på Venus ville selve solen være skjult, og vedkommende ville midt på dagen ikke kunne se lenger enn rundt 3km. Sterke vinder på opp mot 300 km/t øverst i skylaget beveger seg rundt hele planeten hver fjerde til femte venusdag. Vindene beveger seg opptil 60 ganger så raskt som planeten roterer, mens jordens raskeste vinder kun beveger seg 10–20 % av jordens rotasjonshastighet.
Overflaten er effektivt isotermisk; den holder en jevn temperatur ikke bare mellom dag og natt, men også mellom ekvator og polene. Planetens minimale aksehelning (mindre enn tre grader sammenlignet med jordens 23 grader) minimaliserer også sesongmessige temperaturvariasjoner. Den eneste merkbare variasjonen i temperaturen skjer i høyden. I 1995 avbildet Magellan-sonden en svært reflekterende substans på toppen av de høyeste fjelltoppene som hadde flere likhetstrekk med snøen vi har på jorden. Denne substansen ble dannet i en prosess som ligner måten snø dannes på, men ved en langt høyere temperatur. Da stoffet er for flyktig til å kondensere ved overflaten steg den i gassform til kjøligere, høyereliggende områder hvor den falt som nedbør. Det er ukjent hva dette stoffet er, men spekulasjonene går i retning tellur eller blysulfid (blyglans).
Skyene er i stand til å produsere lyn liksom skyene på jorden. Etter at Venera-sondene oppdaget tordenlignende skrall, ble det ført diskusjoner om disse skyldes tordenvær med tilhørende lyn. I 2006–07 oppdaget Venus Express elektromagnetiske elektronbølger, kjennetegnet på lyn. Fenomenet oppstår med ujevne mellomrom, og er typisk for væraktivitet. Lynutladninger skjer minst halvparten så hyppig som på jorden. I 2007 oppdaget Venus Express-sonden at en stor dobbel atmosfærisk virvel finnes ved planetens sydpol.

Magnetfelt og kjerne

Målinger fra romsonden Venera 4 i 1967 viste at Venus' magnetfelt er mye svakere enn jordens magnetfelt. På Venus skapes magnetfeltet gjennom en vekselvirkning mellom ionosfæren og solvinden, og ikke av en indre dynamo i kjernen slik som på jorden. Det svake magnetfeltet gjør at Venus bare har en tynn magnetosfære som gir ubetydelig beskyttelse mot kosmisk stråling. Strålingen kan derfor føre til utladning av lyn mellom skyer.
Fraværet av et indre magnetfelt er overraskende siden Venus er lik jorden i størrelse, og det ble forventet at kjernen hadde en dynamo. En dynamo krever tre betingelser; en ledende væske, rotasjon og konveksjon. Venuskjernen ble antatt å være elektrisk ledende, og selv om rotasjonen opprinnelig ble regnet for å være for treg, viser simuleringer at den er tilstrekkelig hurtig til å produsere en dynamo. Den manglende dynamoeffekten skyldes derfor fravær av konveksjon i kjernen. På jorden oppstår konveksjon i det ytre flytende kjernelaget fordi de indre delene av det flytende laget er mye varmere enn de ytre. På Venus kan en global endring av overflaten ha resultert i at platetektonikken opphørte, noe som vil ha ført til en redusert varmefluks gjennom venusskorpen. Dette gjorde videre at temperaturen i mantelen steg og varmefluksen ut av kjernen ble redusert. Derfor er det ingen geologisk dynamo som kan gi et magnetisk felt. I stedet går varmeenergien fra kjernen til å varme opp skorpen.
En mulighet er at Venus ikke har noen fast indre kjerne, eller at kjernen for øyeblikket ikke avkjøles, slik at hele den flytende delen av kjernen ligger på omtrent samme temperatur. En annen mulighet er at kjernen har størknet fullstendig. Tilstanden til kjernen avhenger av svovelkonsentrasjonen, og den er for tiden ukjent.

Omløp og rotasjon

Venus går i bane rundt solen med en gjennomsnittlig avstand på rundt 108 millioner km (ca. 0,7 AU), hvilket vil si at den er omtrent 30% nærmere solen enn jorden, og fullfører et omløp på 224,65 dager. Selv om planetbanen er elliptisk, er Venus den nærmeste til å være sirkulær med en eksentrisitet på mindre enn 0,01. Når Venus ligger mellom jorden og solen, en posisjon kjent som «nedre konjunksjon» er planeten nærmere jorden enn noen annen planet med en gjennomsnittlig avstand på 41 millioner km ved nedre konjunksjon. Planeten når nedre konjunksjon hver 584. dag i gjennomsnitt. På grunn av den synkende eksentrisiteten til jorden vil de minste avstandene bli større. Fra år 1 til 5383 er det 526 tilfeller hvor avstanden er mindre enn 40 millioner km; deretter er der ingen på rundt 60 200 år. I perioder med større eksentrisitet kan Venus komme så nær jorden som 38,2 millioner km.
Sett ovenfra solens nordpol går alle planetene i bane i retning mot klokken, men mens de fleste planetene også roterer mot klokken, roterer Venus med klokken i en retrograd rotasjon. Venus' nåværende rotasjonsperiode representerer en likevektstilstand mellom de gravitasjonelle tidevannskreftene fra solen, som har en tendens til å bremse rotasjonen, og en atmosfærisk tidevannskraft skapt av solvarmen i den tykke atmosfæren. Da denne oppstod fra soltåken kan Venus ha begynt med en annen rotasjonsperiode og aksehelning, for så å ha blitt endret til den nåværende tilstanden på grunn av kaotiske spinnendringer forårsaket av perturbasjoner og virkningene av tidevannskreftene på dens tette atmosfære. Denne endringen i rotasjonsperioden foregikk sannsynligvis over flere milliarder år.
Venus roterer en gang hver 243 jorddag – den desidert lengste rotasjonsperioden blant noen av de store planetene. Ved ekvator roterer Venus' overflate med en hastighet på 6,5 km/t; på jorden er rotasjonshastigheten ved ekvator ca. 1 670 km/t. En siderisk dag på Venus varer lengre enn et år på Venus (243 mot 224,7 jorddager). På grunn av den retrograde bevegelsen er imidlertid lengden på en soldag på Venus vesentlig kortere enn den sideriske dagen. For en observatør på overflaten vil tiden fra en soloppgang til den neste være 116,75 jorddager (noe som gjør soldagen på Venus kortere enn Merkurs 176 jorddager). I tillegg vil solen se ut til å stige opp i vest og ned i øst, motsatt av på jorden. Som et resultat av Venus' relativt lange soldag er et år på Venus omtrent 1,92 Venus-dager langt.
Et aspekt ved banen og rotasjonsperioden er at det gjennomsnittlige intervallet mellom de påfølgende nærmeste posisjonene til jorden (584 dager) nesten nøyaktig tilsvarer fem soldager på Venus. Hvorvidt forholdet oppstod tilfeldig eller er et resultat av tidevannskreftene med jorden er ukjent.
Venus har ingen naturlige satellitter, selv om asteroiden 2002 VE₆₈ for tiden går i en kvasibane med den. I det 17. århundret rapporterte Giovanni Cassini om en måne i bane rundt Venus, som fikk navnet Neith etter den egyptiske gudinnen. I de neste 200 årene ble det meldt om en rekke observasjoner. Til slutt ble de fleste av dem forklart med stjerner som hadde vært i nærheten av Venus. Ifølge Alex Alemi og David Stevenson ved California Institute of Technology viser deres studier av modeller av det tidlige solsystemet fra 2006 at Venus sannsynligvis hadde minst én måne for flere milliarder år siden, skapt av et kraftig kosmisk nedslag. Ifølge studien reverserte et annet nedslag planetens spinnretning rundt 10 millioner år senere. Dette førte til at månen gradvis gikk i spiral innover før den kolliderte med og ble en del av Venus. Dersom senere nedslag skapte måner, ble disse også absorbert på samme måte. En alternativ forklaring på fraværet av måner er de sterke tidevannskreftene fra solen som kan destabilisere banen til de indre terrestriske planetenes store satellitter.

Observasjon

Venus er alltid lysere enn en hvilken som helst stjerne. Den høyeste luminositeten, tilsynelatende størrelsesklasse -4.9, oppstår under halvmånefasen når den er i nærheten av jorden. Når solen belyser planeten bakfra, blekner den til rundt størrelsesklasse -3. Planeten er lys nok til å bli sett midt på dagen når himmelen er svært klar og kan være lettere å se når solen står lavt i horisonten. Som en innenforliggende planet ligger den alltid innenfor en vinkelavstand av ca. 47° i forhold til solen.
I sin bane rundt solen tar Venus igjen jorden hver 584. dag og endres da fra å være «aftenstjernen» som er synlig etter solnedgang til «morgenstjernen» som er synlig før soloppgang. Mens Merkur, den andre innenforliggende planeten i forhold til jorden, når en maksimal elongasjon på kun 28° og ofte er vanskelig å skjelne i skumring, er Venus vanskelig å gå glipp av når den er på sitt lyseste. Den har en maksimal elongasjon på 47,8° og er synlig på mørk himmel lenge etter solnedgang. Som det lyseste punktlignende objektet på himmelen blir Venus rett som det er misoppfattet som et «uidentifisert flygende objekt». USAs president Jimmy Carter rapporterte om en UFO i 1969, hvor senere analyse antydet at det sannsynligvis dreide seg om planeten. Utallige andre personer har forvekslet Venus med noe mer eksotisk.
Sett i et teleskop viser Venus faser på samme måte som månen når den går i rundt i sin bane: Venus' faser vises som liten «full» når den er på motsatt side av solen og den vises som en større «kvart fase» når den er ved den maksimale elongasjonen fra solen. Planeten er på sitt lyseste på nattehimmelen og vises som en mye større «tynn sigd» sett fra et teleskop når den kommer rundt til den nærmere siden mellom jorden og solen. Venus er på sitt største og vises som «ny fase» når den er mellom jorden og solen. Siden den har atmosfære kan haloen av lys som brytes rundt planeten sees i et teleskop.
Banen er svakt hellende i forhold til jordens bane; derfor krysser den vanligvis ikke solens overflate, sett fra jorden, når den passerer mellom jorden og solen. Venuspassasjer oppstår imidlertid når planetenes nedre konjunksjon sammenfaller med dens tilstedeværelse i planet for jordens bane. Venuspassasjer oppstår i sykluser på 243 år med det nåværende mønsteret for passasjer som er parvise passasjer med åtte års mellomrom i intervaller på rundt 105,5 år eller 121,5 år. Det seneste paret av passasjer fant sted 8. juni 2004 og 6. juni 2012. Det foregående paret av passasjer fant sted 9. desember 1874 og 6. desember 1882; det kommende paret vil finne sted i desember 2117 og desember 2125. Historiske passasjer av Venus tillot astronomer å direkte bestemme størrelsen på den astronomiske enheten, og dermed størrelsen på solsystemet. Kaptein Cooks utforskning av østkysten av Australia kom etter at han hadde seilt til Tahiti i 1786 for å observere en Venuspassasje.
Et langvarig mysterium er det såkalte askelyset – en tilsynelatende svak belysning av den mørke siden av planeten, når planeten er i halvmånefasen. Den første påståtte observasjonen ble gjort i 1643, men belysningen har aldri vært sikkert bekreftet. Observatører har spekulert i at det kan skyldes elektrisk aktivitet i atmosfæren, men det kan være illusorisk som følge av den fysiologiske effekten av å observere et svært lyssterkt, halvmåneformet objekt.

Tidlige studier

Venus var kjent for oldtidens sivilisasjon både som «morgenstjernen» og «aftenstjernen», navn som reflekterer den tidlige antagelsen at disse var to forskjellige objekter. Ammi-saduqas Venus-tavler, datert 1581 f.Kr., viser at babylonerne forstod at disse to var ett enkelt objekt, referert til i listen som «den lyse dronningen av himmelen», og kan støtte dette synet med detaljerte observasjoner. Grekerne tenkte på de to som separate stjerner, Fosforos og Hesperos, frem til Pythagoras' tid i det sjette århundret f.Kr. Romerne utpekte morgenaspektet av Venus som Lucifer, bokstavelig «lysbringeren», og aftenaspektet som Vesper.
Venuspassasje ble første gang observert i 1032 av den persiske astronomen Avicenna, som konkluderte med at Venus er nærmere jorden enn solen og fastslo at Venus var, i alle fall noen ganger, under solen. I det 12. århundre observerte den andalusiske astronomen Ibn Bajjah «to planeter som sorte flekker foran solen» som senere ble identifisert som passasjer av Venus og Merkur av Maragha-astronomen Qotb al-Din Shirazi på 1300-tallet.
Da den italienske fysikeren Galileo Galilei først observerte planeten tidlig på 1600-tallet, oppdaget han at den hadde faser som månen, varierende fra halvmåne til minkende til full og vice versa. Når Venus er lengst fra solen på himmelen, viser den en halvtent fase, og når den er nærmest solen på himmelen, vises den som en halvmåne eller full fase. Han tolket det slik at Venus til enkelte tider stod «bak» solen, til andre står mellom solen og jorden. Den kosmologiske konsekvensen av denne fortolkningen var at Ptolemaios' geosentriske verdensbilde, som plasserte jorden som midtpunkt i universet, ikke holdt vann. Selv om Galilei mente at hans observasjoner støttet Nikolaus Kopernikus' heliosentriske modell, beviste de den ikke entydig; fasene er også i overensstemmelse med Tycho Brahes system der solen og månen dreier seg om jorden, mens alle de andre planetene dreier seg om solen.
Venus' atmosfære ble oppdaget i 1761 av den russiske polyhistoren Mikhail Lomonosov, og ble observert av den tyske astronomen Johann Schröter i 1790. Schröter fant ut at når planeten var en tynn halvmåne utvidet de imaginære linjene seg gjennom mer enn 180°. Han antok korrekt at dette kom av spredning av sollyset i den tette atmosfæren. Den amerikanske astronomen Chester Smith Lyman observerte i ettertid en komplett ring rundt den mørke siden av planeten da den var i nedre konjunksjon, et ytterligere bevis for en atmosfære. Atmosfæren kompliserte forsøk på å fastsette rotasjonsperioden for planeten og observatører som den italienskfødte astronomen Giovanni Cassini og Schröter estimerte perioden feilaktig til rundt 24 timer basert på markører på planetens tilsynelatende overflate.

Jordbasert forskning

Lite mer ble oppdaget om Venus frem til det 20. århundre. Den tilnærmet strukturløse skiven ga ingen hint om overflaten og det var kun ved utviklingen av spektroskopiske, radar og ultrafiolette observasjoner som gjorde at mer av dens hemmeligheter ble avdekket. De første ultrafiolette observasjonene ble gjennomført på 1920-tallet da Frank E. Ross fant at ultrafiolette fotografier avslørte betydelige detaljer som var fraværende ved synlig og infrarød stråling. Han antydet at dette kom av en svært tett, gul og lav atmosfære med høye cirrusskyer over.
Spektroskopiske observasjoner på 1900-tallet ga de første sporene om Venus' rotasjon. Vesto Slipher forsøkte å måle Doppler-forskyvningen av lyset fra Venus, men fant ingen rotasjon. Han antok at planeten måtte ha en mye lengre rotasjonsperiode enn han først hadde antatt. Senere arbeid på 1950-tallet viste imidlertid at rotasjonen var retrograd. Radarobservasjoner av Venus ble først gjennomført på 1960-tallet og ga de første målingene av rotasjonsperioden som vær nær de moderne verdiene.
Radarobservasjoner på 1970-tallet avdekket for første gang detaljer om overflaten. Pulser med radiobølger ble sendt mot planeten ved å bruke det 300 m store radioteleskopet ved Arecibo-observatoriet og ekkoene avdekket to svært reflekterende regioner, utpekt som Alpha- og Beta-regionene. Observasjonene avdekket også en lys region som ble antatt å være fjell, de ble kalt Maxwell Montes. Disse tre strukturene er nå de eneste på Venus som ikke har kvinnelige navn.

Tidlige forsøk

Den første ferden med en robot-romsonde til Venus, og den første til noen planet, begynte 12. februar 1961 med oppskytningen av Venera 1-sonden. Det første fartøyet i det ellers så vellykkede Venera-programmet, Venera 1, ble skutt opp i en bane som skulle gi direkte nedslag på overflaten, men kontakten ble brutt etter syv dager da sonden var rundt 2 millioner km fra jorden. Det ble anslått at den passerte innenfor 100 000 km fra Venus i midten av mai.
Den amerikanske utforskningen av Venus startet også dårlig med tapet av Mariner 1-sonden under oppskytning. Mariner 2-ferden var mer vellykket, og etter en 109 dager lang overgangsbane ble den det første vellykkede interplanetariske ferden den 14. desember 1962 etter å ha passert 34 833 km over overflaten. Dens mikrobølger og infrarøde radiometer avslørte at skytoppene på Venus var kjølige, men overflaten var  ekstremt varm – minimum 425 °C, og satte en strek for alt håp om bakkebasert liv. Mariner 2 forbedret også beregninger av massen og den astronomiske enheten, men var ikke i stand til å påvise hverken et magnetfelt eller et strålingsbelte.

Entring av atmosfæren

Den sovjetiske Venera 3-sonden krasjlandet på Venus 1. mars 1966. Sonden ble det første menneskeskapte objektet til å trenge inn i atmosfæren og treffe overflaten på en annet planet. Kommunikasjonssystemet brøt imidlertid sammen før den var i stand til å sende noe data om planeten tilbake. Venus' neste møte med en ubemannet sonde fant sted 18. oktober 1967 da Venera 4 trengte inn i atmosfæren og utførte en rekke vellykkede vitenskapelige forsøk. Venera 4 viste at overflatetemperaturen var varmere enn de 500 °C Mariner 2 hadde målt og at atmosfæren bestod av rundt 90–95 % karbondioksid. Atmosfæren på Venus var betraktelig tettere enn det designerne av Venera 4 hadde forutsett. Det medførte at fallskjermtiden ble lengre enn antatt og at batteriene gikk tomme før sonden nådde overflaten. Etter å ha returnert data fra nedstigningen i 93 minutter, var Venera 4s siste trykkmåling 18 bar i en høyde av 24,9 km.
Mariner 5 gjennomførte 19. oktober 1967 gjennomførte en passering i en avstand av mindre enn 4 000 km over skytoppene. Mariner 5 var opprinnelig bygget som en reservekopi for den Mars-bundne Mariner 4, men da det oppdraget var vellykket ble sonden ombygd og tilpasset for et oppdrag til Venus. En rekke instrumenter, mer sensitive enn de på Mariner 2, returnerte data om atmosfærens sammensetning, trykk og tetthet. Dataene fra Venera 4 og Mariner 5 ble analysert av et felles sovjet-amerikansk forskerteam i en rekke kollokvier over de neste årene som et tidlig eksempel på samarbeid i romforskningen.
Med data og lærdom fra Venera 4 lanserte Sovjetunionen de to sondene Venera 5 og Venera 6 med fem dagers mellomrom i januar 1969; de ankom Venus med én dags mellomrom den 16. og 17. mai samme år. Sondene var forbedret til å tåle 25 bar og var utstyrt med mindre fallskjermer for å oppnå en raskere nedstigning. Siden daværende modeller av Venus' atmosfære antydet at overflatetrykket var 75–100 bar, var det ikke ventet at disse heller skulle overleve turen ned til overflaten. Etter å ha returnert data fra atmosfæren i litt over femti minutter, ble begge knust i en høyde av ca. 20 km før de slo ned i overflaten på nattsiden av Venus.

Overflate og atmosfærisk vitenskap

Venera 7 representerte et forsøk på å returnere data fra overflaten og ble bygget med en forsterket modul for nedstiging konstruert for å tåle et trykk på 180 bar. Modulen ble kjølt ned før den ble satt inn og utstyrt med en spesiell revnet fallskjerm for en rask nedstigning på 35 minutter. Det antas at fallskjermen delvis revnet under nedstigningen da den trengte inn i atmosfæren 15. desember 1970, og sonden traff overflaten med et hardt, men ikke ødeleggende nedslag. Sonden veltet antakeligvis til en av sidene, men returnerte et svakt signal med temperaturdata i 23 minutter, den første telemetrien mottatt fra overflaten av en annen planet.
Venera 8 sendte data fra overflaten i 50 minutter etter å ha trengt inn i atmosfæren 22. juli 1972. Venera 9 og Venera 10, som trengte inn i atmosfæren henholdsvis 22. og 25. oktober 1975, sendte de første bildene av landskapet. De to landingsstedene bestod av svært vanskelig terreng i den umiddelbare nærheten av landingfsartøyene: Venera 9 landet i en 20 graders helling med spredte steiner på rundt 30–40 cm i diameter; Venera 10 viste basalt-lignende steinblokker ispredd forvitrede materialer.
I mellomtiden hadde USA sendt Mariner 10-sonden i en gravitasjonsslynge forbi Venus på dens ferd til Merkur. 5. februar 1974 passerte Mariner 10 innenfor 5 790 km fra Venus og returnerte over 4 000 bilder. Bildene, de beste som fantes på den tiden, viste at planeten var tilnærmet uten struktur i synlig lys, men ultrafiolett lys avslørte detaljer i skyene som aldre hadde blitt sett i bakkebaserte observasjoner.
Det amerikanske Pioneer Venus-prosjektet bestod av to separate oppdrag. Pioneer Venus Orbiter ble satt i en elliptisk bane rundt Venus 4. desember 1978 og forble der i over tretten år mens den studerte atmosfæren og kartla overflaten med radar. Pioneer Venus Multiprobe satte ut totalt fire sonder som trengte inn i atmosfæren 9. desember 1978 og som returnerte data om sammensetning, vind og varmeflukser.
Ytterligere fire Venera landingsoppdrag fant sted over de neste fire årene: Venera 11 og Venera 12 oppdaget elektriske stormer på Venus; Venera 13 og Venera 14 landet med fire dagers mellomrom den 1. og 5. mars 1982 og returnerte de første fargebildene av overflaten. Alle fire sondene utløste fallskjermer for å bremse ned i den øvre atmosfæren, men frigjorde dem i en høyde av 50 km da den lavere, tette atmosfæren ga nok friksjon til å tillate en myk landing. Venera 13 og 14 analyserte jordprøver med et medbrakt røntgenfluorescens-spektrometer, og forsøkte å måle kompressibiliteten av jord med nedslaget av en sonde. Venera 14 hadde imidlertid et uhell da den traff sin egen utløste kameralinsehette, og sonden fikk ikke kontakt med jorden. Venera-programmet ble avsluttet i oktober 1983, da Venera 15 og Venera 16 ble lagt i bane for å utføre kartlegging av Venus' terreng med syntetisk aperturradar.
I 1985 benyttet Sovjetunionen seg av muligheten til å kombinere oppdrag til Venus og Halleys komet som passerte gjennom det indre solsystemet det året. 11. og 15. juni, på vei mot Halleys komet, sendte hver av de to romfartøyene i Vega-programmet en Venera-lignende sonde (hvor Vega 1 delvis feilet) og frigjorde en ballongstøttet aerobot i den øvre atmosfæren. Ballongene oppnådde en likevekt i en høyde av rundt 53 km hvor trykk og temperatur er sammenlignbare med de på jorden. De forble operative i rundt 46 timer og oppdaget at atmosfæren var langt mer turbulent enn tidligere antatt og var gjenstand for kraftig vind og konveksjonsceller.

Radarkartlegging

Den amerikanske Magellan-sonden ble skutt opp 4. mai 1989 for å kartlegge overflaten med radar. De høyoppløselige bildene den samlet inn i løpet av en periode på 4,5 år overgikk alle tidligere kart og var sammenlignbare med fotografier av andre planeter i synlig lys. Magellan tok bilder av over 98 % av overflaten med radar, og kartla 95 % av magnetfeltet. Ved slutten av oppdraget ble Magellan i 1994 sendt mot destruksjon i atmosfæren for å kvantifisere tettheten. Venus ble observert av Galileo og Cassini-sondene under passeringer på deres respektive oppdrag til de ytre planetene, men ellers var Magellan det siste dedikerte oppdraget til Venus på over et tiår.

Nåværende og fremtidige oppdrag

NASAs MESSENGER-oppdrag til Merkur gjennomførte to passeringer av Venus i oktober 2006 og juni 2007 for å bremse banen før en endelig inngang i bane rundt Merkur i mars 2011. MESSENGER samlet vitenskapelige data ved begge disse passeringene.
Venus Express-sonden ble designet og bygget av Den europeiske romfartsorganisasjon. Sonden ble skutt opp 9. november 2005 av en russisk Sojuz-Fregat-rakett, anskaffet gjennom Starsem, og inntok en polarbane rundt Venus 11. april 2006. Sonden foretar en detaljert studie av atmosfæren og skyene, inkludert kartlegging av planetens plasmamiljø og overflatekarakteristikker, spesielt temperaturer. Et av de første resultatene som kom fra Venus, var oppdagelsen av en enorm dobbel atmosfærisk virvel ved planetens sydpol.
Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) utviklet en banesonde, Akatsuki (tidligere «Planet-C»), som ble skutt opp 20. mai 2010. Sonden mislyktes i sitt forsøk på å gå i bane rundt Venus i desember 2010. Det finnes imidlertid håp om at sonden ligger i «dvale» og at den kan gjøre et nytt forsøk i løpet av seks år. Planlagte undersøkelser omfatter bilder av overflaten med infrarødt kamera og eksperimenter designet for å bekrefte tilstedeværelsen av lyn så vel som fastsettelse av vulkanisme på overflaten.
Den europeiske romfartsorganisasjon (ESA) håper å starte en ferd mot Merkur i 2014, kalt BepiColombo, den vil gjennomføre to passeringer av Venus før den går inn i bane rundt Merkur i 2020.
Under New Frontiers-programmet foreslo NASA et landingsoppdrag, kalt Venus In-Situ Explorer, til å lande på Venus for å studere overflateforholdene og undersøke de elementære og mineralogiske egenskapene til regolitt. Sonden skulle være utstyrt med en kjernesamler for å bore seg ned i overflaten og studere urørte steinprøver som ikke var forvitret av de harde forholdene på overflaten. Venera-D-sonden (russisk Венера-Д) er en foreslått russisk romsonde til Venus som skal skytes opp rundt 2016 med mål om å foreta fjernobservasjoner rundt planeten og sende ned en landingkapsel. Sonden er tenkt basert på Venera-designet og skal være i stand til å overleve de tøffe overflateforholdene i en lengre periode. Andre foreslåtte konsepter i utforskningen av Venus inkluderer rovere, aeroboter og luftfartøy.
NASA har anbefalt Surface and Atmosphere Geochemical Explorer (SAGE) som et kandidatoppdrag til å lande på Venus med en mulig oppskytning i 2016.

Bemannet forbiflyvning

En bemannet forbiflyvning ble foreslått i 1967 og var tenkt å bruke utstyr fra Apollo-programmet. Oppdraget var planlagt å starte sent i oktober eller tidlig i november 1973 og skulle ha brukt en Saturn V-rakett til å sende tre personer forbi Venus i en ferd som skulle være rundt ett år. Fartøyet skulle passere rundt 5 000 km over overflaten ca. fire måneder senere.

I kulturen

Venus er den eneste planeten i solsystemet som er oppkalt etter en kvinnelig figur. Tre dvergplaneter – Ceres, Eris og Haumea – sammen med mange av de første asteroidene og en rekke måner (deriblant tre av de galileiske månene) har også kvinnelige navn. Jorden og dens måne har også kvinnelige navn på mange språk – Gaia/Terra, Selene/Luna – men de kvinnelige mytologiske figurene som personifiserte dem, ble oppkalt etter dem, ikke motsatt.

Historisk forståelse

Som et av de mest lyssterke objektene på himmelen har Venus vært kjent siden forhistorisk tid, og som sådan fått en befestet posisjon i menneskelig kultur. Den er beskrevet i babylonske kileskrifter som Ammi-saduqas Venus-tavler som gjelder observasjoner som muligens kan dateres til 1600 f.Kr. Babylonerne navnga planeten Ishtar (sumerisk Inanna), en personifisering av kvinnelighet og gudinnen for kjærlighet.
Oldtidens egyptere trodde at Venus var to forskjellige legemer, og kalte morgenstjernen for Tioumoutiri og aftenstjernen for Ouaiti. Også antikkens grekere trodde at Venus var to legemer, og kalte morgenstjernen Φωσφόρος, Phosphoros (latinisert Fosforos, «bringeren av lys» eller Ἐωσφόρος, Eosphoros (latinisert Eosphorus), «bringeren av daggry». Aftenstjernen kalte de Hesperos (latinisert Hesperus) (Ἓσπερος, «aftenstjernen»). 
Innen den hellenistiske tiden innså antikkens grekere at de to var den samme planeten, og de ga den navn etter kjærlighetsgudinnen Afrodite (fønisk Astarte). Hesperos ble oversatt til latin som Vesper og Fosforos som Lucifer («bringeren av lys»), et poetisk begrep som senere ble brukt om den fallende engel som ble kastet ut av himmelen. Romerne, som hadde mye av sitt religiøse syn fra gresk tradisjon, oppkalte planeten Venus etter sin kjærlighetsgudinne. Plinius den eldre identifiserte planeten Venus med Isis.
Innen iransk mytologi, spesielt persisk mytologi, henviser planeten vanligvis til gudinnen Anahita. I noen deler av pahlavisk litteratur regnes guddommene Aredvi Sura og Anahita som separate enheter, den første som en personifisering av den mytiske elven og den siste som en gudinne for fruktbarhet som er assosiert med planeten Venus. Som gudinnen Aredvi Sura Anahita – også bare kalt Anahita – er begge guddommer forent i andre beskrivelser, for eksempel i Bundahisjn, og er representert av planeten. I skriftsamlingen Avesta er teksten Mehr Jasjt (Jasjt 10) en mulig tidlig kobling til Mithra. Det persiske navnet på planeten i dag er «Nahid» som stammer fra Anahita og senere i historien fra det pahlaviske språket Anahid.
Mayasivilisasjonen utviklet en religiøs kalender delvis basert på planetens bevegelser og brukte bevegelsene til å bestemme gunstige tidspunkt for hendelser som kriger. De ga den navnet Noh Ek', «den store stjernen», og Xux Ek', «vepsestjernen». Mayaene var klar over planetens synodiske periode og kunne beregne den innenfor en hundredel av en dag. 
Masaiene kalte planeten Kileken og har en muntlig tradisjon om den som kalles den foreldreløse gutten.
Venus er viktig i mange kulturer blant Australias urbefolkning, slik som Yolngu-folket i det nordlige Australia. Yolngu-folket samles etter solnedgang for å vente på at Venus (Barnumbirr) skal stige opp. Når hun dukker opp, i de tidlige timene før daggry, trekker hun med seg et rep av lys festet til jorden. Langs dette repet skal folket være i stand til å kommunisere med de avdøde ved hjelp av en rikt dekorert «morgenstjerne-påle», for på den måten vise at de fortsatt elsker og husker dem.  Barnumbirr var en viktig skapelsesånd fra drømmetiden som «sang» mye av landet til liv.
Venus spiller en fremtredende rolle i pawneesisk mytologi. Pawneene, en nordamerikansk stamme av innfødte, praktiserte inntil så sent som 1838 et morgenstjerneritual der en jente ble ofret til morgenstjernen.
I vestlig astrologi, avledet fra dens historiske betydning med gudinner av kvinnelighet og kjærlighet, er Venus ansett å påvirke lyst og seksuell fruktbarhet. I indisk jyotisha er Venus kjent som Shukra som betyr «klar, ren» eller «glans, klarhet» i sanskrit. En av de ni Navagrahaene er ansett å påvirke rikdom, nytelse og reproduksjon; det var sønn av Bhrigu, veileder av Daityas, og guru av Asuras. I moderne kinesisk kultur omtales planeten bokstavelig talt som «metallstjernen» (kinesisk: 金星, pinyin: Jïnxïing, kantonesisk: Gumsing), basert på de fem elementene. Denne navneformen brukes også i Korea (hangul: 금성, revidert romanisering: Geumseong) og på japansk (kanji: 金星, hiragana: きんせい, Kinsei).
I teosofien antas det at en sivilisasjon på det eteriske planet av Venus har eksistert i hundrevis av millioner år før jordens sivilisasjon, og at den styrende guddommen på jorden, Sanat Kumara, er fra Venus.
Det astronomiske symbolet for Venus er det samme som man i biologien bruker for å symbolisere hunkjønn: en sirkel med et lite kors under. Symbolet brukes også som et feministsymbol; i det gamle Roma var Venus kjærlighetsgudinnen og hun har mye til felles med norrøn mytologis Frøya og gresk mytologis Afrodite. I vestlig alkymi symboliserer det kobber. I antikken ble polert kobber brukt som speil, og symbolet for Venus er i blant blitt tolket som gudinnens speil.
I sin kontroversielle bok Worlds in Collision (1950) argumenterte Immanuel Velikovskij for at mange historier i Det gamle testamente er virkelige inntrykk fra en tid da Venus angivelig nesten kolliderte med jorden. Venus var da fremdeles en komet, ifølge Velikovskij, og hadde ennå ikke blitt den fredelige planeten vi kjenner i dag. Han hevdet at Venus forårsaket de fleste av de merkelige hendelsene i Exodus. Han siterer legender fra mange andre kulturer (som greske, meksikanske, kinesiske og indiske) og indikerer at effekten av nesten-kollisjonen var global. Det vitenskapelige samfunnet forkastet hans teori, men boken ble likevel en bestselger.

I science fiction

Det ugjennomtrengelige skydekket ga science fiction-forfattere fritt spillerom til å spekulere over forholdene på overflaten. Enda bedre ble det når tidlige observasjoner viste at Venus var svært lik jorden i størrelse og hadde en betydelig atmosfære. Siden banen er nærmere solen enn jorden ble den ofte framstilt som varmere, ofte med en hypertropisk regnskog, men likevel beboelig for mennesker. Sjangeren nådde sitt høydepunkt mellom 1930-tallet og 1950-tallet, mens vitenskapen hadde avdekket noen kjennsgjerninger om Venus, men enda ikke visste om de harde betingelsene på overflaten. De første romferdene viste at virkeligheten så svært annerledes ut, og gjorde slutt på denne sjangeren. Etter hvert som kunnskapen om Venus ble bedre, forsøkte science fiction-forfatterne å holde tritt, spesielt ved å beskrive menneskelig terraforming av Venus.

Kolonisering

På grunn av de ekstreme overflateforholdene er ikke kolonisering av Venus' overflate noe tema med dagens teknologi. Det atmosfæriske trykket og temperaturen rundt 50 km over overflaten er imidlertid svært likt som på jorden, og luften på jorden (nitrogen og oksygen) vil være en stigende gass i Venus' atmosfære som hovedsakelig består av karbondioksid. Dette har ført til forslag om omfattende «flytende byer» i atmosfæren. Aerostater (ballonger lettere enn luft) kunne brukes til innledende undersøkelser og til slutt for permanent bosetning. Blant de mange tekniske utfordringene er de farlige mengdene av svovelsyre i disse høydene.