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| Composizione atmosferica | |
| Diossido di carbonio | 96,4% |
| Azoto | 3,5% |
| Vapore acqueo | 0,01% |
| Ossigeno | < 20 ppm |
L'atmosfera di Venere è incredibilmente densa ed impedisce qualsiasi osservazione diretta della superficie del pianeta; imponenti sistemi nuvolosi, visibili solo nell'ultravioletto, attraversano ad alta velocità i cieli venusiani per completare una rotazione completa in senso longitudinale in appena 4 giorni. Nell'alta atmosfera le masse di gas raggiungono facilmente i 350 km/h, mentre in prossimità del suolo i venti non spirano a più di 4-5 km/h per via dell'altissima pressione atmosferica.
L'atmosfera venusiana è attraversata da occasionali scariche elettriche di notevole potenza.
La presenza di un'atmosfera densa e di venti particolarmente forti fa sì che la temperatura al suolo sia di circa 710-740 K (437-467 °C) in ogni punto del pianeta, anche nell'emisfero notturno. Tali valori di temperatura sono addirittura maggiori di quelli registrati su Mercurio, che pure dista dal Sole la metà di Venere.
La pressione atmosferica al suolo raggiunge le 92 atmosfere (93219 hPa), rendendo difficile l'esplorazione del pianeta anche alle sonde automatiche. Le sonde sovietiche Venera, che per prime vi atterrarono con successo, erano strutturate come batiscafi, eppure ressero solo un paio d'ore alle ostili condizioni atmosferiche.
La pressione sulla superficie di Venere è così alta che l'anidride carbonica (CO2) nella troposfera tecnicamente non è più un gas, ma un fluido supercritico.