Det är därför Venus är den ljusaste, mest extrema Planet Vi kan se

om du har tittat västerut efter solnedgången nyligen kanske du har märkt att det finns en ljuspunkt som överträffar alla andra inte bara runt den utan över hela natthimlen. Den punkten är planeten Venus, en planet så ljus och lysande att den överträffar alla andra föremål på natthimlen utom månen. Varannan stjärna och planet pales i jämförelse med Venus sett från jorden, och det är oavsett om Venus är närmast eller längst bort från jorden i sin omlopp.

sett bredvid Mars — en ljus planet i sig — som den dök upp under konjunktionen den 12 juli 2021, verkade Venus cirka 200 gånger ljusare än Mars, eller nästan sex fulla astronomiska storheter: lika med ljusskillnaden mellan North Star och planeten Neptunus. Även om dess fortsatta ljusstyrka kanske är Venus mest anmärkningsvärda funktion, är det inte bara den ljusaste planeten vi kan se från jorden, utan snarare en extrem, anmärkningsvärd planet på ett antal sätt. Här är vad som ger Venus sin anmärkningsvärda, unika status inom solsystemet.

1.) Venus atmosfär. Varje planet inom solsystemet är föremål för några olika effekter: gravitationen drar från massan inom planeten å ena sidan och partiklarna och strålningen från solen å andra sidan. Dessa två fenomen motsätter sig varandra när det gäller planetens atmosfärer, med solvinden och strålningen som arbetar för att avlägsna planetens atmosfär medan planetens gravitationskraft arbetar för att växa planeten under de tidiga, formativa stadierna och hänga på så mycket av sin atmosfär så länge som möjligt senare.

även om kvicksilver var tillräckligt nära solen och tillräckligt liten för att dess atmosfär helt avlägsnades för länge sedan, var Venus mer avlägsen och mer massiv och lyckades hålla fast vid sina mer massiva molekylära arter, särskilt dess koldioxid. Det spekuleras att en skenande växthuseffekt ägde rum på Venus för länge sedan, vilket leder till dess täta, tjock, varm atmosfär, domineras av koldioxid och svavelsyra moln.

de övre skikten i Venus atmosfär joniseras på grund av solstrålning, och detta joniserade skikt och magnetfältet som härrör från rörelsen av de laddade partiklarna i den skyddar resten av Venus från solens strippningseffekter: liknar hur jordens magnetfält skyddar vår egen planets atmosfär. Detta skydd täcker dock inte allt; lättare arter av gaser — inklusive vattenånga — avlägsnas ständigt av solvinden och ses i Venus magnetotail.

2.) Venus moln. De flera tjocka skikten av svavelsyra moln spelar en enorm roll för att driva Venus till dess ytterligheter. På jorden är det främst växthusgaserna i vår atmosfär som värmer vår planet — gaser som vattenånga, koldioxid och metan, som är transparenta vid optiska våglängder men absorberar och återger ljus i infrarött-Venus moln är det primära värmefångningsmedlet på vår systerplanet. På jorden står moln bara för cirka 25% av den fångade värmen på vår planet; på Venus är det över 90%.

dessutom är molnen på både jorden och Venus mycket reflekterande, men jorden är bara någonsin delvis täckt av moln, och många av jordens moln är tunna, höga cirrusmoln som endast reflekterar ~10% av det inkommande solljuset, i motsats till de tjocka, låga stratocumulusmoln som kan reflektera mer som ~90% av ljuset. Venus har däremot flera lager av molndäck som spänner över något som 20 kilometer i höjd, så att 0% av ytan är synlig när som helst från rymden, i motsats till mer som ~50% för planeten jorden. Detta Molntäcke slutar spela en viktig roll i Venus ljusstyrka sett från jorden också.

3.) Venus temperatur. Även om Venus är nästan dubbelt så långt från solen som Merkurius och bara tar emot cirka 29% av strålningen per enhet som Merkurius tar emot, är Venus, inte Merkurius, solsystemets hetaste planet. Medan Kvicksilver, ett praktiskt högtrycksspruta i världen, kan få upp till 427 °C (800 °F) i full Sol medan natten sidan kan sjunka till så lågt som -180 °C (-290 °F), Venus konsekvent förblir mellan 440-480 °C (820-900 °F): alltid varmare än Merkurius i dess absolut hetaste.

medan jordens växthuseffekt bara ökar vår planets temperatur med cirka 33 kg C (59 kg F), är Venus enorm och ökar temperaturen med cirka 450 kg C (810 kg F) över scenariot där det är en helt luftlös Värld. Ner på Venus yta är det alltid tillräckligt varmt för att smälta bly; våra mest långlivade landare drivs i färre än 3 timmar vid beröring på ytan. Medan Venus yta kan vara den mest heliga platsen i vårt solsystem — på många sätt ännu mer extrem än den vulkaniska ytan av Jupiters måne Io — ca ~60 kilometer upp, är det förvånansvärt jordliknande. Med liknande tryck och temperaturer som de som finns på jordens yta, kan Venus, upp över sina molntoppar, redan vara hem för enkla men hårda mikrobiella livsformer.

4.) Venus reflektivitet. Det är här saker börjar bli intressanta. Varje objekt i solsystemet har vad som kallas en albedo: ett mått på hur reflekterande dess yta är. Det finns två typer av albedo som forskare pratar om:

Bond albedo, vilket är förhållandet mellan den totala reflekterade strålningen jämfört med den totala inkommande (Sol) strålningen och

geometrisk albedo, vilket är hur mycket ljus som faktiskt reflekteras jämfört med en platt, idealiskt reflekterande yta.

av båda åtgärderna är Venus den överlägset mest reflekterande planeten i solsystemet, med albedos som var och en är mer än dubbelt nästa närmaste planet. Medan luftlösa världar som Merkurius eller månen bara reflekterar cirka 11-14% av det totala inkommande ljuset, som liknar vad jorden skulle reflektera om det var luftlöst och fritt från Iskar, reflekterar Venus mellan 75-84% av det totala ljuset, beroende på hur det mäts. Denna höga reflektionsnivå gör att den verkar i sig ljusare än någon annan planet i solsystemet, med bara några isrika månar, som Saturnus Enceladus, som har en högre total albedo.

5.) Venus utseende från jorden. Det finns några olika skäl, kombinerat, för varför Venus alltid är den ljusaste planeten i jordens natthimmel. En är att Venus är relativt stor (nästan samma storlek som jorden) för en stenig planet såväl som relativt nära solen; när det gäller den totala mängden solstrålning som inträffar på dess yta får bara Jupiter mer. Två är att Venus är den mest reflekterande planeten i solsystemet; den högsta andelen av den inkommande solstrålningen kastas tillbaka i rymden.

men tre är Venus närhet till jorden. Vid sitt närmaste kommer Venus inom 41 miljoner km (25 miljoner miles) av jorden, närmare än någon annan planet. Även på sin mest avlägsna är Venus bara 261 miljoner km (162 miljoner miles) från jorden: långt närmare än Jupiter någonsin kommer till jorden. (Nästa närmaste tillvägagångssätt av Jupiter till jorden kommer 2022, när det kommer inom 591 miljoner km, eller 367 miljoner miles.)

även om Venus uppvisar hela serien av faser, är dess halvmånefas nära närmaste tillvägagångssätt till jorden när den är som starkast, men den är bara något svagare när den är längst bort när den går in i sin fulla fas. Även vid deras ljusaste kan de andra ljusa planeterna — Jupiter och Mars — inte konkurrera med Venus, även när de är svagaste.

6.) Venus roll i allmän relativitet. Den första antydan vi hade att något var ” fel ” med newtonska gravitation inom vårt solsystem kom i mitten av 19-talet, genom att observera omloppsbana Mercury. Under de senaste århundradena hade vi observerat kvicksilver i sin elliptiska bana runt solen, och vi såg dess perihelion — eller dess närmaste närmande till solen — avancera i sin omlopp. Den totala hastigheten som perihelionen avancerade med var 5600 bågsekunder per århundrade, och den hastigheten var lite för mycket för newtonsk gravitation.

5025 av dessa bågsekunder per århundrade berodde på precessionen av equinoxes: en effekt av jordens förbehandling bana. Nästa nyckel för att förstå problemet var att beräkna effekterna av alla andra planeter på Mercury-banan. Även om varje planet bidrar, för totalt ~532 bågsekunder per århundrade, kom det största bidraget från Venus: 277 bågsekunder per århundrade, nästan dubbelt så mycket som den näst största bidragsgivaren, Jupiter (vid ~150) och mer än tredubbla jordens bidrag (vid ~90).

de” saknade ” 43 bågsekunder per århundrade var exakt vad Einsteins allmänna relativitet kunde redogöra för, men utan att kvantifiera bidragen från andra planeter så exakt, särskilt från Venus, att förstå den roll som allmän relativitet spelade skulle ha varit omöjlig.

7.) Venus och födelsen av transitspektroskopi. Att vara den andra planeten från vår sol är Venus en av två planeter (tillsammans med Merkurius) som observeras att passera framför solens skiva ur vårt perspektiv här på jorden. Till skillnad från transiter av kvicksilver, där kvicksilver helt enkelt framträder som en ogenomskinlig disk silhuett mot solen, verkar solljuset ”kurva” runt kanten av Venus när transiteringen både börjar och slutar. Observationer av transiter av Venus, som bara inträffar två gånger per sekel, i genomsnitt, var mänsklighetens första indikation på att Venus hade — medan kvicksilver saknade — en betydande atmosfär.

men vi kan göra så mycket mer än bara upptäcka förekomsten av en atmosfär under transiter: vi kan faktiskt mäta vad dess atmosfäriska innehåll är, molekyl-för-molekyl. Först demonstrerad under 2004-transiteringen av Venus, är denna teknik nu en viktig del av exoplanetvetenskapen när vi försöker använda transitspektroskopi för att urskilja de atmosfäriska konstitutenterna av planeter runt andra stjärnor. Även om det i princip var en möjlighet långt innan, är det bara här i det 21: a århundradet som instrumentationstekniken har tagit upp våra vetenskapliga drömmar.

8.) Venus lektioner för exoplaneter. Idag tittar vi på Venus och vi ser det som det är nu: varmt, ljust och höljt i en tjock, tät, tung elementrik atmosfär. Men det ger oss en av de fyra största potentiella öden för en stenig planet interiör till en stjärnas frost linje.

• kom för nära din förälderstjärna, och du blir tidally låst och/eller har hela din atmosfär avskalad, som Mercury på båda punkterna.
• gå för långt från din förälderstjärna, speciellt om du är för liten, och du blir kall, frusen och oskötlig för livet, som Mars.
• om saker och ting fungerar precis rätt när det gäller din atmosfär, din storlek och ditt avstånd från solen, kan du ha flytande vatten på din yta och ett hållbart, långsiktigt skott på livet.
• men du kan fortfarande ha en tunn atmosfär, undvika tidvattenlåsning och övergång från en värld med jordliknande potential till att bli en Venus-liknande hellhole: om din planet upplever en skenande växthuseffekt.

om saker och ting hade gått annorlunda på Venus, kanske det också kunde ha blivit en värld med en våt, livsrik, självbärande biosfär på lång sikt. Kanske, i det avlägsna förflutet, var saker en gång väldigt annorlunda på Venus, och kanske finns det en rik historia av forntida, Tidigt liv på den planeten. När vi överväger vad som kan vara där ute på planeter bortom vårt eget solsystem, behöver vi inte bara leta efter ”andra jordar” som kan vara där ute, men också för andra Venuses, liksom eventuella evolutionära steg som det kan ha genomgått under vägen.

allt sagt, Venus är en planet full av ytterligheter. Den har den tjockaste atmosfären i någon stenig, terrestrisk värld som är känd. Det uppnår de hetaste yttemperaturerna på någon planet i solsystemet. Det är den mest reflekterande planeten i solsystemet, utklassar även gasjättarna. Och — av särskilt intresse för observatörer på jorden-är det alltid den ljusaste ljuspunkten som syns på natthimlen. När det inte är direkt bakom solen, antingen i efter solnedgången eller före gryningen himlen, ingen annan stjärna eller planet någonsin överglänser det.

så, med allt vi nu vet, varför är det att Venus är den ljusaste planeten i solsystemet?

det beror på kombinationen av dess stora, jordliknande yta, dess relativt nära närhet till solen, dess mycket reflekterande, molnrika atmosfär och det faktum att även i dess mest avlägsna är det aldrig mer än cirka 1,75 astronomiska enheter från planeten jorden. Även när Jupiter och Mars, de nästa ljusaste planeterna, är absolut ljusaste, kan de fortfarande inte konkurrera med Venus på sin svagaste. Nästa gång du tittar upp och ser en oöverträffad ljuspunkt som är fixerad i himlen efter solnedgången eller före gryningen, vet du exakt varför Venus, jämfört med alla andra stjärnor och planeter som är synliga från jorden, alltid verkar överträffa dem alla.