金星大气层于1761年由 俄罗斯 科学家 米哈伊尔·罗蒙诺索夫 在 圣彼得堡 观测金星凌日时发现。 金星 地表的大气压力约为9300千帕，温度约为467 摄氏度 。 金星大气层主要由 二氧化碳 和氮组成，在高度为在50~70千米范围内金星大气中存在一层 硫酸 液滴形成的云， 其高反射且不透明，会阻碍在星球外进行的光学观测。
金星的大气层密度和温度比 地球 高得多。随着高度的增加，金星大气成分中的 原子 氧、 一氧化碳 、氦、原子氢的密度逐渐增加。 在50~60千米的金星高层大气的温度与气压与地球相似， 可能适合生命存在。 2019年，科学家在 金星 大气层中发现了 磷化氢 ，这是金星可能有生命存在的证据。
简单介绍
金星 的大气层中有 硫酸 形成的不透明云，因此在 地球 或金星环绕 探测器 上不可能以 可见光 观测金星表面。金星表面的地形是以雷达成像的方式探测得知。金星大气层主要由 二氧化碳 和氮组成，以及少许痕量气体。
金星的大气层受到超高速 大气环流 和超慢速自转影响。 金星 的大气环流只需要四个 世界地球日 就可以环绕金星一周，但金星的 恒星日 却有243日。 金星 的风速最高可达到100m/s或360km/h，是金星自转速度的60倍；而 地球 最高速的风速度只有 地球自转 速度的10%到20%。另一方面， 金星 的风速随高度下降而降低，在表面时风速大约是10km/h。金星两极则有属于反气旋的 极地 涡旋。每个 气旋 都有两个风眼，并且有特殊的S型云结构。
金星和 地球 不同的是它缺乏 磁场 ，而金星的 电离层 将大气层和太空以及 太阳风 分离。电离层将 太阳磁场 隔离，使 金星 的磁场环境相当特殊，造成金星的 磁层 是“诱发磁层”。包含 蒸汽 等较轻气体则持续被太阳风经由诱发磁尾吹出金星大气层。推测40亿年前的金星大气层与表面有 液态水 的 地球大气层 相当类似。 失控温室效应 （Runawaygreenhouseeffect）造成 金星 表面的液态水蒸发，并且使其他 温室气体 含量上升。
尽管金星表面的状况相当严苛，在金星大气层50到65千米高的地方气压与温度却与 地球 相若，使金星的高层大气是 太阳系 中环境最类似地球的地方，甚至比 火星 表面更类似。因为温度和压力类似，并且在 金星 上可呼吸空气（21%的氧和78%的氮）是上升气体，类似地球大气层中的氦。因此有人提出可在金星的高层大气进行探测和 殖民 。
结构组成
组成
金星的大气层主要由 二氧化碳 、少量的氮和其他的微量气体组成。氮在 金星 大气层的量相对地比二氧化碳为少，但是因为金星的大气层比 地球 的更为厚重与浓密，因此尽管 地球大气层 有78%是氮，在金星大气层中氮的总含量仍大致是地球的四倍。
金星 的大气层内包含少量的让人感兴趣的化合物，其中包含一些以氢为主的化合物，例如 氯化氢 和 氟化氢 。其他还有 一氧化碳 、 蒸汽 和氧分子等等。氢原子在金星大气层中的数量相对较少，因此理论上大量的氢被认为消失在太空中，而剩余的氢绝大多数形成 硫酸 （ 硫化氢 O4 ）和 硫化氢 （H2S）。金星大气层中的氢大量流失可由大气层中极高的D/H含量比值得知。该比值在金星大气层中大约是0.025，远高于 地球大气层 的1.6×10−4。此外，在 金星 高层大气层这个值更高达1.5。
金星的大气层依照高度被分为数个部分。而金星大气层中密度最高的部分则是从表面至65千米高处的对流层。在类似 窑炉 中环境的金星表面风速相当低，但在 对流层顶 的温度和压力与 地球 表面类似，而且云的移动速度达到100m/s。
金星表面的 大气压 是地球表面的92倍，相当于海面下910米深处的水压。大气层总质量是4.8×1020 千克 ，是地球的93倍，表面密度是67kg/ M3 ，是地球表面 液态水 的6.5%。 金星 表面因为压力极高，会使超临界 二氧化碳 不再以气体形式出现，而是 超临界流体 。超临界二氧化碳会形成覆盖整个金星表面的另一种形式的海洋，而这种海洋的 传热 率极高，让金星昼夜（各56 世界地球日 ）之间的温度变化极低。
金星大气层中大量的二氧化碳和水蒸汽、 二氧化硫 等气体造成金星表面剧烈的 温室效应 ，吸收了大量来自 太阳 的 辐射能 ，使金星表面温度高达740K（467°C），高于其他的 太阳系 行星 ，甚至高于接受 太阳辐射 能是金星四倍的 水星 （最高温700K）。 金星 表面的平均温度高于铅（600K，327°C）、锡（505K，232°C）、锌（693K，420°C）的 熔点 。金星厚重的 对流层 也让它的白昼与黑夜两个半球之间温度差异很小，即使金星的逆向自转速度极慢，使金星的 太阳日 达到116.5个 世界地球日 。金星的夜晚长达58.3个地球日。金星的对流层质量占金星大气层总质量的99%，金星大气层90%的质量聚集在高度28千米以下的范围以内。相较之下， 地球大气层 90%的质量聚集在高度10千米以内范围。在金星大气层高度50千米处的气压大约与 地球 表面的气压 相等 。在 金星 的夜半球部分云的高度可达到80千米。
金星 对流层 和 中气 层边缘类似地球的 对流层顶 ，高度大约稍高于50千米。根据 麦哲伦号金星探测器 和金星快车的观测资料，在高度52.5到54千米处的温度大约在293K（20°C）和310K（37°C）之间，而高度49.5千米处的气压则与地球 海平面 大气压 相等。如果将载人 空间探测器 送往金星，将可以补偿温度在一定程度上的差异。在高度50到54千米或更高区域的任一处将是最容易进行探测甚至 殖民 的地方。该区域的温度将是关键性的 液态水 存在范围，即273K（0°C）和323K（50°C），并且气压和地球上适合人类居住的区域相同。因为 二氧化碳 较人类呼吸的空气重，这个“ 殖民地 ”的“空气”（氮和氧）将可让殖民地的 建筑结构 可以像飞船一样漂浮。
环流
金星 对流层 的环流遵循所谓的旋衡近似。它的风速大致由气压 梯度 和 离心力 在几乎纯粹的纬向 气流 （Zonalflow）中平衡的关系确定。相反的是， 地球大气层 的环流是受到地转平衡的影响。 金星 的风速只有在对流层高处大约60到70千米处（ 对流层顶 ）处可被直接量测到，而这个高度对应于金星的上层云盖。金星云层的运动经常是以 紫外线 进行观测，因为这个 波段 的 对比度 最高。在低于 纬度 50°的线性风速度大约是100±10m/s，而风的运动方向相对于 金星 自转是逆向的。风的速度往高纬度就快速下降，在极点处风速甚至是0。这种在云层以上的强烈风造成了金星大气层的超级旋转。换句话说，这些影响整个 金星 的风速度是高于金星自转的。这个超级旋转是差分的，也就是说金星 赤道 上的 对流层 超级自转比中纬度的地区慢]。在垂直部分也有巨大的高度 梯度 ，对流层中高度越低风速就以每千米3m/s的梯度下降。接近金星表面的风速远低于 地球 表面，大约只有时速数千米（一般低于2m/s，平均风速大约是0.3到1.0m/s），但金星表面因为大气层密度甚高，仍足以搬运金星表面的尘埃和小颗粒岩石，就像缓慢的水流。
金星 上的风最终都是由对流驱动。高温气体在 太阳辐射 加热较集中的赤道区域上升，并且流向两极。这种几乎是 行星 尺度的 对流层 内流动则是哈德里环流圈。不过金星环流经向运动的速度远低于纬向运动。金星上哈得里环流圈的 纬度 极限是接近±60°区域，在这个区域 气流 会下降到云层下方，并且往 赤道 区域回流。这个解释被 一氧化碳 的分布所证实，而一氧化碳确实也聚集在±60°附近区域。哈德里环流圈向 极地 方向的流动差异模式也被观测到，在纬度60°–70°的区域存在低温的极地“衣领”区（Polar collar）。该区域的对流层高处温度较邻近纬度低大约30–40K。较低的温度可能是因为气体的上升和绝热冷却的结果，在极地“衣领”区的高密度和高度较高的云支持这个解释。在极地“衣领”区的云高度在70到72千米处，比极地或较低 纬度 区域的云高约5千米。在较低温的极地“衣领”区和位于中纬度，速度达到140m/s的高速喷射气流可能有一定的联系。这样的 气流 是哈德里环流圈的自然产物，并且应该存在于纬度55–60°的区域。
在比 极地 “衣领”区纬度更高的 金星 极地区域有结构相当特殊的极地涡旋。 涡旋 是类似 地球 热带气旋 的巨大风暴，但规模是一般地球飓风的四倍。每个极地涡旋的旋转中心都有两个风眼，而这两个风眼之间有特殊的S型云状结构连接。这样的双风眼结构也被称为“Polar dipoles”。极地涡旋的旋转周期是3个 世界地球日 ，方向与大气层的超级自转相同。在涡旋边缘附近的线性风速是35–50m/s，而在极点风速则是0。 极地 涡旋云层顶的温度远高于附近的极地“衣领”区，达到了250K（−23°C）。传统解释认为 金星 极地 涡旋是反气旋， 气流 在中心下降，并在温度较低的极地“衣领”区上升。这种环流模式类似 地球 极地的冬季反气旋，尤其是在 南极洲 上空的反气旋。在各种 红外线 大气窗口的观测结果显示，接近极地的反气旋深度达到了50千米高处，也就是云的底层。极地的高层 对流层 和 中气 层的大气动态相当剧烈，巨大而明亮的云可以在该区域数小时内出现和消失。2007年1月9日到13日之间金星快车的观测发现了前述现象，当时南极区的亮度也因此增加30%。这可能是因为 二氧化硫 进入中气层造成，而这些气体 凝结 后形成明亮的霾。而 极地 涡旋的双风眼至今仍无相关解释。
高层大气与 电离层
金星大气层的中气层是自65千米到120千米高， 热层 则自120千米高开始，大气层顶（ 散逸层 ）高度大约是220到350千米。在散逸层以上的高度大气层内气体粒子之间毫无碰撞运动。
金星 的 中气 层可再分成两层：较低的一层在62到73千米高之间；较高的一层则在73到95千米之间。较低层的温度大约是230K（−43°C），并与云盖顶部相接。较高层温度则持续下降，直到大约95千米高处中气层顶开始的165K（−108°C），这是金星昼半球大气层最低温处。昼半球的 中气 层顶，即中气层和 热层 交界的高度大约在95到120千米之间，温度则上升至大约300到400K（27到127°C），这是热层中普遍的温度。相较之下 金星 夜半球的热层则是金星温度最低之处，只有100K（−173°C），甚至被称为冰冻层。
金星 上层 中气 层与热层的环流模式是和 低层大气 完全不同的。在90到150千米高处的金星气体自昼半球向夜半球移动，并且在昼半球气体上升，夜半球气体下降。在夜半球下降的气体造成了气体的绝热加热，并在90到120千米高处的夜半球 中气 层形成一个暖层。该暖层的温度是230K（−43°C），远高于夜半球中气层的典型温度100K（−173°C）。来自昼半球的气体还带有氧 原子 ，这些氧原子是来自于重组后的可长期存在的单态（1Δg） 激发态 氧分子，之后结构会松弛并释放波长1.27μm的 红外线 辐射。这样的辐射发生于90到100千米高处，并且常被 空间探测器 或 地球 天文台观测到。夜半球的中气层高层和 热层 也是非局部 热力学平衡 （non-LTE） 二氧化碳 和 一氧化氮 分子辐射的来源，这即是夜半球热层温度较低的原因。
金星 快车已经经由 掩星 法确认金星大气层中的霾在夜半球高度会远高于昼半球。在昼半球云盖厚度20千米，并且延伸至65千米高处；而夜半球的云盖是由达到高度90千米（ 中气 层）的极厚的霾组成，而较透明的霾高度更延伸至105千米处。2011年金星快车发现金星大气层在100千米高处有薄层的 臭氧层 。
金星 的 电离层 位于120到300千米高处，几乎和 热层 相重合。高度 电离 的状态只在金星昼间出现，在夜间 电子 的浓度几乎是0。金星的电离层总共可分为3层：120到130千米高的 德国V-1导弹 层、140到160千米高的v2层和200到250千米高的v3层。可能在接近180千米高处还有另一层。最大电子单位密度是在接近日下点的v2层中，达到3×1011m−3。电离层的上部界线（电离层顶）位于高度约220到375千米处，并且分隔诱发 磁层 内的 等离子体 和来自 行星 的等离子体。v1和v2层中的离子主要是O2+，而v3层则是O+。观测到的 电离 层等离子体动态是在昼间会发生太阳光电离，夜间离子和 电子 重新结合，这些过程主要和等离子体被加速到被观测到的速度相关。而出现的等离子体流足以维持夜间电离层离子密度在被观测到的 中位数 或该值附近。
诱发磁层
金星 并没有发现 磁场 的存在。目前金星缺乏磁场的原因仍不明朗，但可能与金星自转速度极慢或金星 地幔 缺乏对流运动有关。金星只有由 太阳风 延伸的 太阳磁场 而产生的诱发 磁层 。这个机制就是磁力线在障碍物周围缠绕的状况，而这里的金星就是障碍物。金星的诱发磁层有 弓形 震波、 磁层鞘 、 磁层顶 和包含电流片的磁尾。
在 太阳 日下点处，金星的弓形震波在金星表面以上1900千米或0.3倍金星直径，这个距离是在2007年太阳极小期时量测的。在太阳极大期时弓形震波距离可能会是极小期时的数倍。磁层顶的高度则为300千米，而 电离层 的上层界线在接近250千米处。在磁层顶和电离层点之间存在一个磁屏障，这是一个局部增强的 磁场 ，可防止来自太阳的 等离子体 更加深入金星大气层－至少是在太阳极小期的时候。磁屏障内的磁场强度达到了40nT。磁尾则延伸至10倍 金星 半径处，是金星 磁层 中活动最剧烈处。磁力线重新连结的过程和粒子加速都在磁尾发生。在磁尾的 电子 和离子能量大约是100eV到1000eV。
因为金星缺乏内在磁场， 太阳风 可以深入金星 散逸层 较深处，并造成大量大气层损失，这些散失气体主要是通过磁尾散逸。目前金星散逸的离子主要是O+、H+和He+。氢和氧的散逸比大约是2，代表正在流失水（根据化学当量学）。
云层的组成
金星的云层厚度极大，并且是由 二氧化硫 和 硫酸 液滴组成。这些云可将75%的 太阳辐射 反射，因此一般的成像无法拍摄到 金星 的表面。这些云对 太阳 光的反射量几乎和太阳的 单射 光量 相等 ，让 金星探测器 在探测云层顶时可以利用和云层外几乎等量的 太阳能 ，并且 太阳能电池 可以嵌合在探测器任一处。
金星上的云让很少量太阳光可以直接照射到金星表面。金星表面的光量只有5,000–10,000 勒克斯 ， 能见度 只有3千米，因此可以知道探测器是无法在金星表面利用太阳能的。金星表面的湿度少于0.1%。事实上因为 金星 的云层极厚和云本身的高 反照率 ，金星表面从 太阳 接收到的能量是少于 地球 的。
金星 高层大气中的 硫酸 是由 二氧化硫 、 二氧化碳 和水蒸汽因为太阳光引发的光化学反应而形成。波长小于169nm的 紫外线 可以将二氧化碳光分解为 一氧化碳 和氧原子。氧原子的活性极高，可以和金星大气层中的二氧化硫反应而形成 三氧化硫 ，再和 蒸汽 结合形成硫酸，可见以下 化学式 ：
二氧化碳式气枪 →CO+O
SO2 +O→SO3
SO3+H2O→H2SO4
金星 的硫酸雨永远不会到达金星表面，会在到达表面以前受热蒸发形成 幡状云 。理论上来说，早期的火山活动会将硫喷入大气层中，而高温会阻碍硫被锁定在表面的固体化合物，而地球上也是如此。
金星 的云会产生和 地球 类似的闪电。自从 苏联 的金星计划探测器首次侦测到闪电开始就一直有争议，不过在2006到2007年金星快车侦测到了被认为与闪电有关的电磁 电子 波（Electromagnetic electro nwave）。这些间歇现象的出现显示了与天气活动相关的模式，而 金星 上闪电的发生率至少是地球的一半。
2009年一位业余天文学家和金星快车拍摄的影像都显示金星大气层中有一个明亮的斑点。造成该斑点的原因仍不明，有说法指与 金星 火山活动有关。
生命存在
因为金星表面的环境相当严苛，至今只有一小部分区域被探测。事实上，目前已知的生命形态不一定和在 宇宙 其他地方的生命型态相同，而且地球上生命的顽强程度并未被证实。地球上已知的嗜极生物就生存于极端的环境中。目前在地球上已发现多种嗜极生物，例如 嗜热生物 和超嗜热生物可以在 沸点 以上的水存活，嗜酸生物可以在pH值3甚至更低的环境下生存，聚-嗜极生物可以在多种极端环境下生存。不过 金星 表面的温度超过450°C，远高于嗜极生物的生存环境，嗜极生物能存活的温度上限只有约100°C以上数十度。
不过也有些非嗜极生物可以在比云层高的高空中生存，并已发现有细菌可在 地球 的云中生存与繁殖，因此有科学家提出生命也可以在 金星 的相同区域存活。生活在浓密而混浊的金星云中生物也许可以利用大气中的 硫化物 防止被 太阳辐射 伤害。 太阳风 也许是将这类微生物从金星转移到地球的机制。
金星 的大气层中已经发现了足以造成 化学 不平衡的状态，目前仍需要进一步调查。来自金星计划、先驱者金星计划和 麦哲伦号金星探测器 任务的资料显示在高层大气中已发现了 硫化氢 和 二氧化硫 ，以及 基硫（OCS）。前两种气体会互相反应，这暗示有某种机制产生这两种物质。此外，值得注意的是羰基硫很难透过 无机化合物 过程产生。另外，常被忽略的事实是其中一个 金星 计划早期 探测器 侦测到了金星云盖正下方有大量的氯存在。
有说法指在这样环境下的微生物可能以 太阳辐射 中的 紫外线 做为能量来源，这也许可以解释在地球上以紫外线观测时见到的暗斑。大型的非球状云分子也在云盖中被侦测到，目前仍不知道成分。
大气层演化
透过今日对 金星 云结构和表面地质的研究可推测 太阳 的光度自38亿年前至今已经增加了25%，因此一般认为40亿年前的金星大气层更像表面有 液态水 的 地球大气层 。 失控温室效应 可能是因为 金星 表面水的蒸发以及接下来 温室气体 量增加导致。因此研究 地球 气候变化的科学家对金星的大气层状况极为关注。
金星的地质状态显示在最近十亿年内并无液态水存在于表面，不过目前没有理由显示金星和地球的形成过程有不同，并且金星和地球早期的水可能是来自形成 行星 的岩石或稍后 彗星 撞击带入的水。科学家的共同观点是液态水在 金星 表面完全被蒸发已存在了约6亿年，不过大卫·格里普森等人认为金星上 液态水 可能存在了20亿年。
大多数科学家相信 冥古宙 时期早期 地球 的大气层状况也与今日的 金星 类似， 二氧化碳 气压达到约100bar，并且表面温度230°C，甚至可能有 硫酸 云，直到40亿年前板块运动和早期海洋将大气层中的硫和二氧化碳吸收。早期的金星很可能也有过类似 地球 的 液态水 海洋，但在板块运动停止时 金星 的海洋消失了。金星表面年龄大约是5亿年，因此不会显示任何板块运动的证据。
金星大气层状况
探测历史
1761年 俄罗斯帝国 博学家 米哈伊尔·罗蒙诺索夫 在观测金星凌日时发现金星周围有一圈光环，因此下了 金星 有大气层的结论。1940年鲁珀特·怀尔特计算出 金星 大气层中的 二氧化碳 含量将会使金星表面温度上升到超过水的 沸点 ，之后于1962年 水手2号 以辐射计量测金星表面温度确认。1967年 金星4号 确认金星大气层主要由 二氧化碳 组成。
金星 的高层大气在地球上可以在发生次数不多的金星凌日现象中观测，而该现象最近一次发生是在2012年6月。天文学家以量化天体光谱学分析通过金星大气层的太阳光以了解金星 化学 组成。2001年首次以这个 技术分析 太阳系外行星 大气层得到决定性的结果，之后的金星凌日是第一次在 地球 上以光谱方式分析金星大气层而得到决定性结裹的机会。金星凌日是少数可以得到目前缺乏的高度65到85千米之间 金星 大气层资讯的机会。2004年的 金星 凌日让科学家获得了大量的资料，科学家不但确认了金星高层大气组成，也可以使搜寻太阳系外行星的技术更加精进。金星的大气层大多是吸收了近 红外线 辐射的 二氧化碳 ，因此容易观察。在2004年金星凌日中，金星大气层所吸收 太阳 光谱中不同波常的 谱线 显示了不同高度中大气组成。气体分子运动造成谱线加宽的 多普勒效应 也被量测到，并被用来判断金星风的模式。
金星凌日是相当少见的 天文现象 ，在2004年以前最近一次 金星 凌日发生于1882年，最近一次发生在2012年，再之后则要2117年才会再发生。
探测任务
目前 金星快车探测器 仍在环绕金星进行探测，并且使用波长1到5μm的 红外线 成像光谱对金星大气层进行深入观测。 日本 JAXA于2010年发射的 探测器 破晓号 计划将以2年时间研究金星，包含金星大气层的活动与结构，但在2010年12月入轨失败。该探测器五个摄影机中的其中一个称为“IR2”的将会探测金星大气层下方的厚云层，以及大气层运动和痕量气体分布。该探测器的轨道与 金星 表面距离将在300到60000千米之间，可以对金星近距离 摄影 ，并且应可确认 金星 活火山 和闪电的存在。
美国航空航天局 新疆界计划计划中的Venus In-Situ Explorer将有助于了解导致 金星 气候变化的过程，并且为之后在金星表面采样后送回 地球 的任务铺路。
另外一个由Venus Exploration Analysis Group（VEXAG）提出的任务Venus 无线电话 Explorer则是要研究金星表面和大气层组成与 同位素 量测，任务时间大约90日，发射日期未定。
建议中的任务
在 金星 表面严苛的环境被确认以后，科学家将注意力转移到 火星 等其他目标。不过最近已经有一些任务计划被提出，而这些任务主要是研究目前所之甚少的 金星 高层大气。 苏联 的 维加计划 在1985年投入两颗气球进入金星大气层，但这两颗气球的电力来源是电池，任务只持续大约2个 世界地球日 ，在那之后就没有任何对金星高层 大气探测 的任务。2002年 美国航空航天局 的承包商环球宇航（GlobalAerospace）曾提出使用一颗气球在 金星 高层大气停留数百个 地球 日的计划。
杰弗里·兰蒂斯 则提出以太阳能飞行器代替气球的方案，而这个想法在2000年代早期以后不时被提出。金星的高 反照率 可以将大部分的 太阳 光反射，让 金星 地表相当暗，而在60千米高的高层大气中向外的太阳能量则达到 单射 能量的90%，代表 太阳能板 不管是装置在飞行器上方或下方都可以达到接近 相等 的效率。此外， 金星 较 地球 稍低的重力、极高的气压和慢速自转可提供无止尽的 太阳能 都使太阳能飞行器被认为是探索金星大气的理想选择。这个计划中的飞行器最适合的操作环境将是在太阳照射下大气压力和风速可让它永久留在大气层中的状况，并且可以下降到较低高度数小时再上升。在云中的 硫酸 对于有适当保护的 探测器 是不构成威胁的，而这样的飞行器必须要能在高度45到60千米之间无限期进行量测，除非是遇到机械或其他未预期的问题。兰迪斯也提出以类似火星探测 漫游者 的探测车探测 金星 表面的计划，不同的是金星表面的探测车将会是被位于大气层中飞行器电脑传送电波讯号控制的“哑巴”探测车，并且 电机 等机电系统和 晶体管 等只需要能承受金星表面状况即可，但较脆弱的微电脑系统以目前技术尚无法承受金星表面高温、高压和酸性环境。
俄罗斯联邦航天局 在2006年到2015年的计划中致力于在大约2016年发射 金星 -D。 金星- D的主要科学目标将是调查金星大气层的结构与组成，以及金星高层大气、 电离层 、电活动、 磁层 和大气逃逸率。