Атмосфера Венеры была открыта в 1761 году М.В. Ломоносовым при наблюдении прохождения перед диском Солнца. При схождении ее с диска Солнца край последнего как бы выгнулся, образовав "пупырь". М.В. Ломоносов правильно объяснил наблюдавшееся им явление преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры. Это явление получило название "явления Ломоносова".

Атмосферное давление и температура Венеры у поверхности очень высоки. На высоте 25-30 км над уровнем поверхности планеты температура достигла 544^oК, а давление - 20 атмосфер. Эти результаты были подтверждены в ходе исследований, но атмосфера у поверхности оказалась еще выше - 747^oК, а давление атмосферы - 100 атмосфер! С высотой температура убывает сперва на 8 градусов на км, потом несколько быстрее - до 10 градусов на км. Высокая температура нижних слоев атмосферы Венеры объясняется так называемым парниковым эффектом. Атмосфера планеты пропускает солнечное излучение, правда, лишь частично и не в виде прямых лучей, а в форме многократно рассеянного излучения.

Как известно, поверхность любой планеты не только поглащает, но и испускает тепло. Получается своеобразный тепловой баланс, в котором приход тепла равен расходу. Но излучение планеты сосредоточено в основном в области инфракрасных лучей. Между тем в состав атмосфер Земли и Венеры входят два газа, интенсивно поглощающих инфракрасное излучение. Это - углекислый газ и водяной пар. В атмосфере Венеры углекислого газа 97% от состава атмосферы планеты, т.е. его эквивалентная вертикальная толщина равна 1440 км-атм - в 4*10⁵ раз больше, чем в атмосфере Земли. Углекислый газ имеет широкую полосу поглощения около 15 мкм и несколько более слабых. В этих полосах углекислый газ Венеры поглощает, задерживает излучение поверхности планеты. Это приводит к нагреванию атмосферы. Но один углекислый газ не может обеспечить столь высокие температуры, для этого необходимо некоторое количество водяного пара. Водяной пар, в отличие от углекислого газа, имеет широкие полосы поглощения, почти целиком перекрывающие всю инфракрасную область спектра в интервале 3-20 мкм со сравнительно узким "окном" на волнах 8-13 мкм. Поэтому сравнительно небольшое количество пара достаточно, чтобы обеспечить сильный парниковый эффект. Водяного пара в атмосфере Венеры около 0,1%.

Химический состав атмосферы Венеры на 97%, как уже было сказано, состоит из углекислого газа (CO₂). Не более 2% приходится на долю азота и инертных газов (в первую очередь аргона), а кислорода меньше 0,1%. Из других газов методы инфракрасной спектроскопии позволили обнаружить окись углерода (CO) в количестве 5*10^-5 от всей массы атмосферы, хлористый водород (HCL) - 4*10^-7 и фтористый водород (HF) - 10^-9.

Облака Венеры состоят из аэрозолей серной кислоты, точнее, ее концентрированного водного раствора. Основной слой облаков простирается между высотами 49 и 63 км над поверхностью планеты. Облака Венеры по плотности напоминают легкий туман с дальностью видимости около 1 км, концентрация частиц в них 100 в 1 см³, средний радиус этих частиц - 1 микрон. Только из-за большой толщины облака Венеры столь непрозрачны. Их оптическая толщина равна 25-30. Над этим основным слоем, на высоте 71-72 км расположен более тонкий верхний слой облаков с оптической толщиной 1-3. Сгущение в этом слое иногда наблюдаются в виде выступов и ярких пятен терминатора. Облачный слой Венеры обладает весьма высоким альбедо, 0,78, иначе говоря, более 3/4 солнечной радиации отражается облаками и лишь, менее 1/4 проходит вниз. Верхний слой облаков Венеры имеет обратное вращение с тем же периодом. Скорость вращения на уровне верхней границы облаков иная, чем самой планеты. Это означает, что над экватором Венеры на высоте 65-70 км господствует постоянно дующий ветер в направлении вращения планеты, имеющий скорость 100 м/сек.

У планеты имеется, как и у Земли, ионосфера. Дневной максимум электронной концентрации расположен на высоте 145 км и равен 4*10⁵ электронов/см³, что в 10 раз меньше, чем в нашем слое F₂. На уровне 500 км со стороны Солнца наблюдается резкий спад электронной концентрации, а на ночной стороне - длинный хвост из заряженных частиц протяженностью 3500 км с концентрацией электронов 1000-500 электронов/см³. Такое строение ионосферы связано с обтеканием ее солнечным ветром и со слабой напряженностью магнитного поля Венеры (оно в 10000 раз слабее земного). Самые верхние слои атмосферы Венеры состоят почти целиком из водорода. Водородная атмосфера Венеры простирается до высоты 5500 км.

Осевое вращение