Die Venus ist der zweite Planet des Sonnensystems. Nach dem Mond ist sie das hellste Objekt am Nachthimmel. Da sie morgens und abends am besten sichtbar ist, wird die Venus auch Morgenstern bzw. Abendstern genannt. Sie wird zu den erdähnlichen (terrestrischen) Planeten gerechnet. Zeichen: ♀
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Venus im sichtbaren Licht, aufgenommen von der Galileo-Sonde | |||||||
Eigenschaften des Orbits | |||||||
Aphel | 108,94 Mio. km 0,728 AE | ||||||
Mittlerer Radius | 108,21 Mio. km 0,723 AE | ||||||
Perihel | 107,48 Mio. km 0,718 AE | ||||||
numerische Exzentrizität | 0,0067 | ||||||
Siderische Periode | 224,701 Tage | ||||||
Synodische Periode | 583,92 Tage | ||||||
Ø Orbitalgeschwindigkeit | 35,0214 km/s | ||||||
Inklination | 3,39471° | ||||||
Kleinster Erdabstand | 38,2 Mio. km | ||||||
Größter Erdabstand | 261,0 Mio. km | ||||||
Physikalische Eigenschaften | |||||||
Durchmesser am Äquator | 12103,6 km | ||||||
Oberflächeninhalt | 460,2 Mio. km2 (0,902-fache der Erde) | ||||||
Masse | 4,8685 × 1024 kg (0,815 Erdenmassen) | ||||||
Mittlere Dichte | 5,243 g/cm3 | ||||||
Ø Fallbeschleunigung an der Oberfläche |
8,87 m/s² (0,905-fache der Erde) | ||||||
Rotationsperiode | 243 Tage 0 Std. 1,25 Min. (gegenläufig) | ||||||
Neigung der Drehachse | 177,36° | ||||||
Albedo | 0,65 | ||||||
Fluchtgeschwindigkeit | 10,36 km/s | ||||||
Temperatur an der Oberfläche |
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Eigenschaften der Atmosphäre | |||||||
Druck | 92 bar | ||||||
Kohlendioxid | 96,5% | ||||||
Stickstoff | 3,5% | ||||||
Schwefeldioxid | 150 ppm | ||||||
Argon | 70 ppm | ||||||
Wasser | 20 ppm | ||||||
Kohlenmonoxid | 17 ppm | ||||||
Helium | 12 ppm | ||||||
Neon | 7 ppm |
Atmosphäre
Die Venus hat eine dichte Atmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlendioxid und zu einem kleineren Anteil aus Stickstoff besteht. Auf der Oberfläche ist der Luftdruck ungefähr neunzigmal so groß wie auf der Erde, und die Temperatur beträgt mehr als 450 ºC. Sie liegt damit über der Oberflächentemperatur des sonnennächsten Planeten Merkur. Trotz der extrem langsamen Rotation gibt es keine größeren Temperaturunterschiede zwischen der Tag- und der Nachtseite. Der hohe Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre verursacht einen starken Treibhauseffekt, der verantwortlich für die lebensfeindlichen Bedingungen ist.
In Höhe der Wolken herrschen Windgeschwindigkeiten von 350 km/h, doch an der Oberfläche sind die Winde relativ schwach. Wegen des hohen Luftdrucks (richtigerweise "Gasdrucks", da die Atmosphäre nicht Luft im herkömmlichen Sinne ist) sind aber selbst solch schwache Winde in der Lage, eine erhebliche Kraft auf Objekte auszuüben.
Die Wolken bestehen aus Schwefeldioxid und Schwefelsäure und bedecken den Planeten lückenlos, so dass aus dem All keine Oberflächendetails sichtbar sind. Temperaturen am oberen Ende der Wolkenschicht betragen etwa -45 °C.
Aufbau
Auf der Venusoberfläche befinden sich zwei kontinentartige Strukturen, die sich über die riesigen Ebenen der übrigen Venus erheben. Der nördliche Kontinent heißt Ishtar Terra und entspricht in der Größe etwa Australien. Hier befinden sich die Maxwell Montes, die mit einer Gipfelhöhe von bis etwa 10800 m über dem Durchschnittsniveau die höchste Erhebung der Venus sind. Der südliche Kontinent, Aphrodite Terra, ist etwa so groß wie Südamerika. Alle Oberflächenstrukturen der Venus tragen weibliche Namen, mit Ausnahme von Alpha Regio und Beta Regio - den zuerst entdeckten Formationen - sowie der Maxwell Montes. Letztere erhielten ihren Namen zu Ehren von James Clerk Maxwell, der mit seinen Gleichungen der elektromagnetischen Wellen unter anderem auch eine Grundlage für die Radarerkundung der Venusoberfläche geschaffen hat.
Die Anzahl der Krater auf der Venus beträgt gerade einmal 963 Exemplare. Sie sind dafür erstaunlich gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt. Da die dichte Atmosphäre nur große Meteoriten durchlässt, gibt es keine Kraterdurchmesser unter 1,5 km, sondern an Stelle dessen nur so etwas wie "Schmauchspuren". Der größte Venuskrater Mead hat einen Durchmesser von etwa 280 km.
Auf einigen der Venusgebirge wurden auf Radarbildern "Schneekappen" festgestellt, die bei den dort herrschenden Temperaturen nicht aus Wassereis bestehen können. Neueste Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass diese Kappen aus Niederschlägen unterschiedlicher Bleisalze bestehen.
Etwa 80 % der Venusoberfläche bestehen aus deutlichen Spuren einer flächendeckenden Magmaförderung. Da die hohe Kraterdichte auf dem Mond als Vergleichsmaßstab für Altersabschätzungen anderer Planeten- und Mondoberflächen dient, hat das zusammen mit der spärlichen aber sehr gleichmäßigen Verteilung der Einschlagkrater auf der Venus zu dem Schluss geführt, dass deren derzeitige Kruste erst etwa 500 bis 800 Millionen Jahre alt und aus einer umfassenden sowie ziemlich raschen Aufschmelzung hervor gegangen ist. Nach neuen Erkenntnissen sind bestimmte Regionen der Venus noch immer vulkanisch aktiv. Das Innere der Venus gleicht wahrscheinlich dem der Erde.
Die Venus rotiert im Gegensatz zu allen anderen Planeten in Ost-West-Richtung, d.h., auf ihr geht die Sonne im Westen auf. Es ist nicht bekannt, weshalb sich die Venus in dieser Hinsicht so einmalig verhält. Einer Theorie zufolge könnte die umgekehrte Rotation das Resultat einer Kollision mit einem großen Asteroiden sein.
Monde
Die Venus hat keine Monde. Trotzdem behauptete der italienische Astronom Giovanni Domenico Cassini im Jahr 1672, einen solchen entdeckt zu haben und nannte ihn Neith. Bis 1892 war der Glaube an einen Venusmond verbreitet, bevor sich herausstellte, dass anscheinend Sterne irrtümlich für einen Mond gehalten worden waren.
Gegenwärtig existiert noch eine Hypothese, nach der es sich bei dem äußerlich sehr erdmondähnlichen Merkur um einen entwichenen Trabanten der Venus handelt. Damit kann unter anderem erklärt werden, warum die beiden inneren Planeten als einzige keinen Begleiter haben.
Erforschung
Aufgrund der dichten, geschlossenen Wolkendecke war eine Erforschung der Oberfläche des Planeten erst durch radioastronomische Verfahren und die Venus-Sonden möglich.
Erforschung durch Raumsonden
Es gab eine Vielzahl von unbemannten Venus-Missionen. Einige umfassten eine weiche Landung auf der Oberfläche, mit Kommunikationszeiten von bis zu 110 Minuten, jedoch sämtlich ohne Rückkehr von Proben.
- Der Weg zur Venus
Die Venus umkreist die Sonne näher als die Erde, wobei der Abstand der Venus zur Sonne nur 72 % des Abstands der Erde zur Sonne beträgt. Deshalb muss eine Raumsonde über 41 Millionen Kilometer gegen das Gravitationspotential der Sonne fliegen, was zu einer wesentlichen Abnahme der potentiellen Energie der Sonde führt. Die freigewordene potentielle Energie wird dabei größtenteils in kinetische Energie umgewandelt. Dies führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Sonde, so dass die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung der Sonde stark verändert werden müssen, um eine Annäherung an die Venus zu erreichen.
- Frühe Vorbeiflüge
Am 12. Februar 1961 startete die Sowjetunion Venera 1, die erste Raumsonde zu einem fremden Planeten. Ein überhitzter Orientierungssensor verursachte eine Funktionsstörung, jedoch kombinierte Venera 1 erstmals alle für einen interplanetaren Flug nötigen Merkmale: Solarpanels, parabolische Kommunikationsantenne, 3-Achsen-Stabilisierung, Triebwerk zur Flugbahnkorrektur und einen Start von einem Parkorbit um die Erde. Die Sonde flog in 100.000 km Entfernung an der Venus vorbei, ohne ihre Beobachtungen ausführen oder mit der Erde kommunizieren zu können.
Die erste erfolgreiche Venus-Raumsonde war die US-amerikanische Mariner 2, eine modifizierte Ranger-Mondsonde, die 1962 an der Venus vorbeiflog. Sie entdeckte, dass die Venus über kein Magnetfeld verfügt und maß thermische Mikrowellenstrahlung der Venus.
Die Sowjetunion startete am 2. April 1964 die Sond 1, die jedoch kurz darauf nach einer letzten Kommunikation am 16. Mai verlorenging.
- Frühe Landungen
Am 1. März 1966 führte die sowjetische Venera 3 Sonde eine Crashlandung auf der Venus, womit sie das erste Raumfahrzeug wurde, das die Oberfläche der Venus erreichte. Die Sonde überlebte die Landung nicht. Ihre Schwestersonde Venera 2 fiel kurz vor dem Vorbeiflug aufgrund einer Überhitzung aus.
Die Landekapsel der Venera 4 tauchte am 18. Oktober 1967 in die Venusatmosphäre ein. Sie maß Temperatur, Druck und Dichte, führte zudem 11 automatische chemische Experimente zur Analyse der Atmosphäre durch. Sie wurde damit zu ersten Raumsonde, die direkte Messdaten von einem anderen Planet lieferte. Die Daten zeigten einen Kohlendioxidanteil von 95 % und in Kombination mit den Daten der amerikanischen Mariner 5 Sonde einen weitaus höheren als erwartet Atmosphärendruck von 75 - 100 Bar.
Diese Daten wurden von den Venera 5 und Venera 6 Missionen am 16. Mai und 17. Mai 1969 bestätigt und verfeinert. Aber bislang erreichte keine dieser Raumsonden intakt die Venusoberfläche. Die Batterie der Venera 4 entleerte sich noch während die Sonde durch die unerwartet massive Atmosphäre trieb, Venera 5 und 6 wurden von dem hohen Außendruck in einer Höhe von etwa 18 km über dem Boden zerquetscht.
Die erste erfolgreiche Landung gelang der Venera 7 Sonde am 15. Dezember 1970. Sie maß Oberflächentemperaturen von 457 bis 474°C und einen Außendruck von 90 Bar. Venera 8 landete am 22. Juli 1972. Zusätzlich zu den erhaltenen Druck- und Temperaturprofilen zeigte ein Lichtmesser dass die Wolken eine Schicht bilden, die 35 km über der Oberfläche endet. Ein Gammastrahlenspektrometer analysierte die chemische Zusammensetzung des Bodengesteins.
- Frühe Orbiter
Die sowjetische Raumsonde Venera 9 schwenkte am 22. Oktober 1975 in einen Venusorbit, womit sie zu dem ersten künstlichen Satelliten der Venus wurde. Eine Vielzahl von Kameras und Spektrometern lieferte Daten über die Venuswolken, Ionosphäre und Magnetosphäre, führte außerdem erste bistatische Radarmessungen der Venusoberfläche durch.
Die 660 kg schwere Landekapsel trennte sich von Venera 9 und landete nach rund einer Stunde. Sie lieferte die ersten Bilder der Oberfläche, untersuchte zudem den Boden mit einem Gammastrahlenspektrometer und einem Densitometer. Während des Abstiegs wurden Druck, Temperatur und Lichtverhältnisse gemessen, außerdem wurden mit Backscattering und Multi-Angle Scattering (Nebelmeßgerät) Messungen von Wolkendichte ausgeführt. Die Sonde entdeckte, dass die Wolken in drei getrennten Schichten angeordnet sind. Am 25. Oktober traf die Schwestersonde Venera 10 ein und führte ein ähnliches Meßprogramm durch.
- Pioneer Venus
In 1978 entsandte NASA zwei Pioneer-Raumsonden zur Venus. Die Mission bestand aus zwei Komponenten, die getrennt gestartet wurden: einem Orbiter und einer Multiprobe-Sonde. Die Multiprobe-Sonde hatte eine große und drei kleine Atmosphärensonden an Bord. Die große Sonde wurde am 16. November 1978 freigesetzt, die drei kleineren am 20. November. Alle vier traten am 9. Dezember in die Atmosphäre ein, gefolgt von der Trägersonde selbst. Obwohl die Sonden nicht darauf ausgelegt waren eine Landung zu überleben, sandte eine der Sonden 45 Minuten lang Daten, nachdem sie die Oberfläche erreichte.
Der Pioneer Venus Orbiter erreichte am 4. Dezember 1978 in ein elliptischen Venusorbit. Er trug 17 Experimente und war solange in Betrieb, bis sein zur Lagekorrektur verwendetes Treibstoff ausging. Der Orbiter wurde in August 1992 durch ein Verglühen in der Atmosphäre zerstört.
- Weitere sowjetische Erfolge
Ebenfalls 1978 flogen Venera 11 und Venera 12 an der Venus vorbei und setzten ihre Landekapseln frei, die am 21. Dezember und 25. Dezember in die Atmosphäre eintraten. Die Lander trugen Farbkameras, einen Bodenbohrgerät und Analysator, die jedoch sämtlich nicht funktionierten. Jeder Lander führte Messungen mit einem Nebelmessgerät, einem Massenspektrometer und einem Gaschromatographen durch. Außerdem entdeckte man mit Hilfe von Röntgenstrahlen einen unerwartet hohen Anteil von Chlor in den Wolken, zusätzlich zum bereits bekannten Schwefel. Auch wurde eine starke Blitzaktivität beobachtet.
Venera 13 und Venera 14 führten praktisch die gleiche Mission durch. Sie erreichten die Venus am 1. März und 5. März 1982. Diesmal waren die Bohr/Analyse-Experimente erfolgreich, auch die Farbkameres funktionierten einwandfrei. Röntgenbestrahlung von Bodenproben zeigte Ergebnisse, die ähnlich einem kaliumreichen Basalt entspachen.
Am 10. Oktober und 11. Oktober traten Venera 15 und Venera 16 in polare Umlaufbahnen um die Venus ein. Venera 15 beobachtete und kartierte die obere Atmosphäre mit einem Infrarot-Fourierspektrometer. Vom 10. November bis zum 10. Juli kartierten beide Satelliten den nördlichen Drittel des Planeten mit einem Synthetic Aperture Radar. Diese Ergebnisse erlaubten ein erstes detailliertes Verständniss der Oberflächengeologie der Venus, einschließlich der Entdeckung von ungewöhnlich massiven Schildvulkanen. Venus wies keine Anzeichen einer Plattentektonik auf, außer der ganze nördliche Drittel des Planets ist eine einzelne Platte.
Die sowjetischen Raumsonden VeGa 1 und VeGa 2 erreichten die Venus am 11. Juni und 15. Juni 1985. Die Experimente ihrer Landeeinheiten waren auf die Erforschung der Zusammensetzung und Struktur der Wolken fokussiert. Jeder Lander trug einen Ultraviolet Absorption Spektrometer, ein Messgerät für die Größe der Aerosol-Partikel und Geräte zum Sammeln von Atmosphärenproben und Untersuchen mit Hilfe eines Massenspektrometers, eines Gas-Chromotographs und eines Röntgenspektrometers. Die zwei oberen Schichten der Wolken wurden als bestehend aus Schwefelsäure befunden, die untere Schicht besteht jedoch wahrscheinlich aus Phosphorsäure. Die Oberfläche der Venus wurde mit einem Bohrgerät und einem Gammastrahlenspektrometer untersucht. Bilder von der Oberfläche gab es keine - die Lander trugen keine Kameras an Bord.
Die VeGa Sonden setzten außerdem Ballons in der Atmosphäre der Venus, die in einer Höhe von etwa 53 km jeweils 46 und 60 Stunden lang flogen. Die Ballons legten dabei einen Weg von etwa einem Drittel des Umfangs der Venus. Sie maßen die Windgeschwindigkeit, Temperatur, Druck und Wolkendichte. Mehr Sturm- und Strömungsaktivität als erwartet wurde entdeckt, einschließlich plötzlicher Höhewechsels um 1 bis 3 km. Die VeGa-Sonden flogen weiter zum Halleyschen Komet, den sie neun Monate später erreichten.
- Magellan
Am 10. August 1990 erreichte die US-amerikanische Raumsonde Magellan eine Umlaufbahn um die Venus. In den darauffolgenden vier Jahren kartierte die Sonde 98 % der Oberfläche mit einem Radar, wobei die Auflösung der Aufnahmen bei rund 100 m pro Pixel lag. Am 12. Oktober 1994 trat Magellan in die Atmosphäre der Venus ein und verglühte; es ist jedoch nicht auszuschließen, dass einige Restteile der Sonde die Oberfläche erreichten.
- Vorbeiflüge neuster Zeit
Einige Raumsonden auf dem Weg zu anderen Zielen nutzten die Venus, um durch Swing-By Manöver ihre Geschwindigkeit zu erhöhen. Dies waren in den 1990ern die Galileo-Mission zum Jupiter und die Cassini-Huygens-Mission zum Saturn (zwei Vobeiflüge). Insbesondere die Bordinstrumente von Cassini-Huygens konnten bei diesen Begegnungen zahlreiche wissenschaftliche Daten liefern. So ergab das für die Saturnmonde konstruierte Radar die bisher genaueste Kartierung einiger Venus-Regionen. Magnetometer-Tests zeigten, dass es entgegen der Daten der sowjetischen Venera-Sonden keine Blitze aus den 40 km hohen Venus-Wolken gibt. So bleibt das Vorhandensein von Blitzaktivität bis zum heutigen Tag ein ungeklärtes Geheimnis.
- Zukünftige Missionen
Ende 2005 soll die nach Magellan erste reine Venussonde starten. Dies ist die Venus Express Sonde der europäischen Raumfahrtagentur ESA, die 2006 in eine Venusumlaufbahn einschwenken und von dort aus mindestens zwei Venustage lang (etwa 500 Erdtage) die Atmosphäre und die Oberfläche der Venus studieren soll. Außerdem ist mit MESSENGER eine US-amerikanische Raumsonde zum Merkur unterwegs, die an der Venus 2006 und 2007 zwei Mal vorbeifliegen wird. Auch die japanische Raumfahrtagentur JAXA plant für 2008 einen kleinen Venusorbiter namens Planet-C, der mit gekühlten Kameras die Venus in infrarotem Licht studieren soll. Im nächsten Jahrzehnt will Russland mit einer neuen Landemission namens Venera-D an die früheren Venera-Erfolge der sowjetischen Zeit anknüpfen. Auch die USA haben Überlegungen für neue Venus-Missionen, allerdings wurden bisher keine konkreten Planungen getroffen. Es ist jedoch mit keiner amerikanischen Venus-Mission bis frühestens etwa Mitte nächster Dekade zu rechnen.
- Eine Übersicht aller gestarteten und geplanten Venussonden ist hier zu finden: Chronologie der Venus-Missionen
Beobachtung
Weil Venus ein innerer Planet ist, kann sie von der Erde aus gesehen, nie der Sonne gegenüberstehen (Opposition).
Stattdessen gibt es eine untere Konjunktion (Venus zwischen Sonne und Erde) und eine obere Konjunktion (Sonne zwischen Venus und Erde).
Von der Erde aus gesehen ist die Venus immer in der Nähe der Sonne zu finden.
Steht die Venus östlich der Sonne, kann sie als Abendstern am Westhimmel beobachtet werden, steht sie westlich, kann sie als Morgenstern am Osthimmel gesehen werden.
Hierbei sind Sichtbarkeitszeiten von bis zu 4,5 Stunden (vom Venusaufgang bis zum Sonnenaufgang bzw. vom Sonnenuntergang bis zum Venusuntergang) möglich.
Wegen ihrer großen Helligkeit und ihres größeren maximalen Winkelabstandes ist Venus viel leichter zu beobachten als Merkur. Bei klarem Wetter kann sie zur Zeit der größten Elongation unter Umständen sogar am Tag mit freiem Auge gesehen werden.
Zieht sie während der unteren Konjunktion in großem nördlichen oder südlichen Abstand an der Sonne vorbei, so kann Venus für einige Tage (bei Vorbeizug nördlich der Sonne auf der Nordhalbkugel und bei Vorbeizug südlich der Sonne auf der Südhalbkugel) sowohl am Abend- als auch am Morgenhimmel gesehen werden.
Aufgrund ihrer Bahneigenschaften zeigt Venus im Teleskop je nach Position unterschiedliche Phasen (wie der Erdmond). Vor und nach einer oberen Konjunktion erscheint sie als kleines, fast rundes Scheibchen mit einem Durchmesser von etwa 10 Bogensekunden. Mit zunehmendem Winkelabstand von der Sonne wird der Planet im Teleskop größer und nimmt die Form einer Sichel an. Während die Venus der unteren Konjunktion zustrebt, wird der Winkelabstand zur Sonne wieder kleiner, die Sichel wird schmaler, und der Planet erreicht im Teleskop seinen größten Durchmesser von fast 60 Bogensekunden.
Aufgrund der dichten Atmosphäre sind allerdings keine Einzelheiten zu erkennen.
Die maximale Winkelentfernung (Elongation) von Sonne und Venus beträgt 48 Grad. Aufgrund der Bahneigenschaften von Venus und Erde wiederholen sich alle 8 Jahre ähnliche Sichtbarkeiten der Venus.
Abstandverhältnisse der inneren Planeten zur Sonne | |||
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Erde/Mond | Venus | Merkur | Sonne (maßstabsgetreu) |
Trifft die untere Konjunktion mit dem Knotenpunkt der Venusbahn (Schnittpunkt mit der Ekliptik) zusammen, steht die Venus genau vor der Sonnenscheibe, und es kommt zu einem Venusdurchgang (Venustransit). Der letzte Venusdurchgang ereignete sich am 8. Juni 2004, zwischen ca. 07.15 und 13.23 Uhr MESZ und konnte von ganz Europa aus beobachtet werden. Weitere Daten von Venusdurchgängen (gregorianischer Kalender):
- 5. Juni 1518
- 2. Juni 1526
- 7. Dezember 1631 (von Johannes Kepler vorausberechnet, in Europa nicht sichtbar)
- 4. Dezember 1639 (von Jeremiah Horrocks berechnet und beobachtet)
- 6. Juni 1761 (weltweit koordinierte Beobachtungsexpeditionen)
- 3. Juni 1769
- 9. Dezember 1874
- 6. Dezember 1882
- 8. Juni 2004
- 6. Juni 2012 (in Mitteleuropa ist nur das Ende sichtbar)
- 11. Dezember 2117
- 8. Dezember 2125
- 11. Juni 2247
- 9. Juni 2255
Venusdurchgänge finden immer abwechselnd im Juni oder im Dezember statt, weil zu diesen Daten die Erde die Knoten der Venusbahn passiert. Der Zyklus der Venusdurchgänge beträgt 243 Jahre, dabei finden vier Durchgänge mit den Abständen 8, 121.5, 8 und 105.5 Jahren statt. Durch Beobachtung eines Venustransits von verschiedenen Positionen auf der Erde kann man die Entfernung Erde-Sonne (die Astronomische Einheit) ableiten.
Kulturgeschichte
Im antiken Griechenland bezog man diesen Planeten auf die Göttin Aphrodite. In der Astrologie ist die Venus unter anderem das Symbol des Bindungsvermögens.
Im antiken China ordnete man gemäß der Fünf-Elemente-Lehre den Planeten Venus der Wandlungsphase Metall zu. Daher heißt die Venus im Chinesischen und Japanischen Metall-Stern (金星 chin. jīnxīng, jap. kinsei).