在(zai)古代人們(men)就(jiu)熟知五顆行(xing)星(xing)（水星(xing)、金(jin)星(xing)、火星(xing)、木星(xing)、土星(xing)），與它們(men)相比，天王(wang)星(xing)的(de)(de)亮(liang)度(du)也是(shi)肉眼(yan)可見的(de)(de)。但(dan)天王(wang)星(xing)亮(liang)度(du)較暗、繞(rao)行(xing)速度(du)緩慢，并且由于(yu)那(nei)時望遠鏡觀(guan)測(ce)能力不(bu)足，被(bei)(bei)古代的(de)(de)觀(guan)測(ce)者認(ren)定(ding)為是(shi)一顆恒星(xing)。天王(wang)星(xing)在(zai)被(bei)(bei)發現是(shi)行(xing)星(xing)之前，已經被(bei)(bei)觀(guan)測(ce)了很(hen)多次(ci)，但(dan)都把它當作恒星(xing)看待。最早(zao)的(de)(de)紀錄可以追溯至1690年約翰·佛蘭斯蒂德(de)（John Flamsteed），在(zai)星(xing)表中將其編為金(jin)牛座34（34 Tauri），并且至少觀(guan)測(ce)了6次(ci)。法國天文學家Pierre Charles Le Monnier在(zai)1750至1769年也至少觀(guan)測(ce)了12次(ci)，包(bao)括一次(ci)連續四夜的(de)(de)觀(guan)測(ce)。
威廉(lian)·赫(he)歇爾在(zai)1781年3月13日(ri)(ri)于他(ta)(ta)位(wei)于英格蘭(lan)薩默塞特郡巴斯(si)城新國(guo)王街19號(hao)（現為赫(he)歇爾天文(wen)博物館）自(zi)宅的(de)(de)(de)庭院(yuan)中觀察到這(zhe)顆(ke)行(xing)星(xing)(xing)(xing)，但(dan)在(zai)1781年4月26日(ri)(ri)最(zui)早的(de)(de)(de)報告中他(ta)(ta)稱(cheng)(cheng)之為彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇爾用他(ta)(ta)自(zi)己設計(ji)的(de)(de)(de)望遠鏡“對這(zhe)顆(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)做(zuo)了(le)一(yi)系(xi)列視差的(de)(de)(de)觀察”。他(ta)(ta)在(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)學(xue)(xue)報上(shang)的(de)(de)(de)記錄著(zhu)：“在(zai)與(yu)(yu)金牛座ζ成(cheng)90°的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)……有(you)一(yi)個星(xing)(xing)(xing)云樣的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)或者是一(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)。”在(zai)3月17日(ri)(ri)，他(ta)(ta)注(zhu)記著(zhu)：“我(wo)(wo)找到一(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)云狀的(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)，并(bing)且(qie)由(you)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)變化(hua)發(fa)現是一(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)。”當他(ta)(ta)將發(fa)現提交給(gei)皇家學(xue)(xue)會(hui)(hui)(hui)時，雖(sui)然(ran)含(han)蓄的(de)(de)(de)認(ren)為比(bi)較(jiao)像(xiang)行(xing)星(xing)(xing)(xing)，但(dan)仍(reng)然(ran)聲稱(cheng)(cheng)是發(fa)現了(le)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)：“當我(wo)(wo)首(shou)次(ci)看到這(zhe)顆(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)時，我(wo)(wo)所(suo)(suo)使用的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)倍率是227。從經驗中我(wo)(wo)知(zhi)(zhi)道，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)不(bu)會(hui)(hui)(hui)隨(sui)(sui)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)倍率成(cheng)比(bi)例放大，如(ru)行(xing)星(xing)(xing)(xing)那樣；因(yin)此我(wo)(wo)將倍率設成(cheng)460與(yu)(yu)932，結果發(fa)現彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)隨(sui)(sui)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)倍率成(cheng)比(bi)例放大，如(ru)同它應該在(zai)它不(bu)是顆(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)推測(ce)(ce)下，而我(wo)(wo)比(bi)較(jiao)過的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)不(bu)會(hui)(hui)(hui)以相同比(bi)率增加。更進一(yi)步說，被(bei)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)放大的(de)(de)(de)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)已遠超過其光(guang)(guang)(guang)(guang)度所(suo)(suo)允許，它看來在(zai)強大倍率下朦朧且(qie)不(bu)清(qing)楚，而根(gen)據我(wo)(wo)幾千次(ci)觀測(ce)(ce)我(wo)(wo)知(zhi)(zhi)道（在(zai)這(zhe)情況(kuang)下）這(zhe)些(xie)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)會(hui)(hui)(hui)保留其光(guang)(guang)(guang)(guang)澤與(yu)(yu)清(qing)晰(xi)。結果顯示(shi)我(wo)(wo)所(suo)(suo)臆測(ce)(ce)的(de)(de)(de)有(you)充足根(gen)據，這(zhe)證明(ming)是我(wo)(wo)們(men)最(zui)近觀察的(de)(de)(de)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)。”
赫(he)歇(xie)(xie)(xie)(xie)爾(er)(er)(er)將他(ta)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現通知皇(huang)家(jia)(jia)天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)(jia)內(nei)(nei)維爾(er)(er)(er)·馬(ma)斯基林(lin)（Nevil Maskelyne），4月(yue)23日收到信件的(de)(de)(de)(de)馬(ma)斯基林(lin)語無(wu)倫次的(de)(de)(de)(de)回復說：“我(wo)不知該(gai)如何稱呼它(ta)，它(ta)在(zai)(zai)(zai)(zai)接近(jin)圓形(xing)的(de)(de)(de)(de)軌道(dao)上(shang)(shang)移動很(hen)像(xiang)(xiang)一(yi)顆行(xing)(xing)星(xing)，而彗星(xing)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)很(hen)扁的(de)(de)(de)(de)橢圓軌道(dao)上(shang)(shang)移動。我(wo)也(ye)沒(mei)(mei)有(you)看見彗發(fa)或彗尾。“當赫(he)歇(xie)(xie)(xie)(xie)爾(er)(er)(er)繼(ji)續謹慎的(de)(de)(de)(de)以彗星(xing)描述(shu)(shu)他(ta)的(de)(de)(de)(de)新對象，其他(ta)的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)(jia)已經開始做不同的(de)(de)(de)(de)懷疑(yi)。芬蘭-瑞典天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)(jia)安德斯·約(yue)翰·萊克塞爾(er)(er)(er)（Anders Johan Lexell）估(gu)計(ji)它(ta)至太陽的(de)(de)(de)(de)距離(li)是(shi)(shi)地球至太陽的(de)(de)(de)(de)18倍(bei)，而沒(mei)(mei)有(you)彗星(xing)曾在(zai)(zai)(zai)(zai)近(jin)日點四倍(bei)于地球至太陽距離(li)之(zhi)外被(bei)觀測到。柏林(lin)天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)(jia)約(yue)翰·波得(de)（Johann Elert Bode）描述(shu)(shu)赫(he)歇(xie)(xie)(xie)(xie)爾(er)(er)(er)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)“在(zai)(zai)(zai)(zai)土星(xing)軌道(dao)之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)圓形(xing)軌道(dao)上(shang)(shang)移動的(de)(de)(de)(de)恒星(xing)，可以被(bei)視為迄(qi)今仍未知的(de)(de)(de)(de)像(xiang)(xiang)行(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)”。波得(de)斷定這(zhe)(zhe)個以圓軌道(dao)運行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)比彗星(xing)更(geng)像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)一(yi)顆行(xing)(xing)星(xing)。這(zhe)(zhe)個天(tian)(tian)(tian)體(ti)很(hen)快便被(bei)接受是(shi)(shi)一(yi)顆行(xing)(xing)星(xing)。在(zai)(zai)(zai)(zai)1783年，法(fa)國科學(xue)家(jia)(jia)皮埃爾(er)(er)(er)-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）證實赫(he)歇(xie)(xie)(xie)(xie)爾(er)(er)(er)發(fa)現的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)一(yi)顆行(xing)(xing)星(xing)。赫(he)歇(xie)(xie)(xie)(xie)爾(er)(er)(er)本人也(ye)向英(ying)國皇(huang)家(jia)(jia)學(xue)會的(de)(de)(de)(de)主席約(yue)瑟夫·班克斯（Joseph Banks）承認這(zhe)(zhe)個事實：“經由(you)歐洲最(zui)杰出(chu)的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)(jia)觀察，顯示這(zhe)(zhe)顆新的(de)(de)(de)(de)星(xing)星(xing)，我(wo)很(hen)榮譽(yu)的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)(zai)(zai)1781年3月(yue)指認出(chu)的(de)(de)(de)(de)，是(shi)(shi)太陽系內(nei)(nei)主要的(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)之(zhi)一(yi)。”
為此，威廉·赫歇(xie)爾(er)被英(ying)國(guo)皇家學會授予(yu)科普利獎章。英(ying)國(guo)國(guo)王喬治三(san)世依(yi)據他(ta)的(de)(de)成(cheng)就，給予(yu)赫歇(xie)爾(er)每年200英(ying)鎊(bang)的(de)(de)年薪（相(xiang)當于2019年的(de)(de)24000英(ying)鎊(bang)），并要(yao)求他(ta)移(yi)居至溫莎城堡附近，好讓皇室家族(zu)成(cheng)員有機會使(shi)用他(ta)的(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)觀(guan)星。
馬斯基林(lin)曾這樣的(de)(de)(de)問赫歇(xie)爾：“幫天(tian)(tian)文(wen)學世(shi)界一個(ge)(ge)忙，為您(nin)(nin)的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)取個(ge)(ge)名字，這也(ye)完全(quan)是(shi)為了您(nin)(nin)所愛的(de)(de)(de)，并且(qie)也(ye)是(shi)我(wo)們迫切期望您(nin)(nin)為您(nin)(nin)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)所做(zuo)的(de)(de)(de)。”回應(ying)馬基斯林(lin)的(de)(de)(de)請求，赫歇(xie)爾決定(ding)命名為“喬(qiao)(qiao)治之(zhi)星(xing)（Georgium Sidus或(huo)Georgian Planet）以(yi)紀(ji)念他的(de)(de)(de)新贊助人(ren)——喬(qiao)(qiao)治三世(shi)。他在(zai)給約(yue)瑟夫·班克(ke)斯的(de)(de)(de)信(xin)件中解釋(shi)道：“在(zai)古老(lao)的(de)(de)(de)神話蠻荒世(shi)紀(ji)，我(wo)們賦予(yu)行(xing)星(xing)名稱墨丘利（Mercury）、維納(na)斯（Venus）、瑪爾斯（Mars）、朱庇特（Jupiter）與薩(sa)圖(tu)恩（Saturn）以(yi)表彰(zhang)當時(shi)最具分(fen)量的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)英雄及神祇。在(zai)身(shen)處現(xian)今更(geng)為理性開化(hua)的(de)(de)(de)紀(ji)元，我(wo)們將(jiang)很(hen)難如法泡制將(jiang)新發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體稱為朱諾（Juno）、帕拉斯（Pallas）、阿(a)波羅(luo)（Apollo）或(huo)密涅瓦（Minerva）。如果任(ren)(ren)何(he)(he)未來世(shi)紀(ji)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學家問我(wo)：當這個(ge)(ge)剛剛找(zhao)到的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)發(fa)(fa)現(xian)時(shi)，照(zhao)您(nin)(nin)的(de)(de)(de)年表有沒有任(ren)(ren)何(he)(he)特別顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)事件首先(xian)列入考(kao)慮表揚。我(wo)將(jiang)會(hui)很(hen)滿意(yi)的(de)(de)(de)回答：‘在(zai)喬(qiao)(qiao)治三世(shi)（四海升平）的(de)(de)(de)統治下’。“
八大行(xing)星中僅(jin)有天王星的(de)(de)英文名(ming)稱Uranus取自希(xi)臘神(shen)(shen)話(hua)而非羅(luo)馬神(shen)(shen)話(hua)。希(xi)臘神(shen)(shen)話(hua)中的(de)(de)天空之(zhi)神(shen)(shen)烏拉諾(nuo)斯(si)（Uranus），是農神(shen)(shen)克洛諾(nuo)斯(si)（Cronus）的(de)(de)父親，眾神(shen)(shen)之(zhi)王宙斯(si)（Zeus）的(de)(de)祖父，這(zhe)三代(dai)主(zhu)神(shen)(shen)分別相當于羅(luo)馬神(shen)(shen)話(hua)中的(de)(de)凱路斯(si)（Caelus，未被(bei)天體使用），薩圖恩（Saturn，土(tu)星的(de)(de)名(ming)稱），朱庇特（Jupiter，木星的(de)(de)名(ming)稱）。
法(fa)國天文(wen)學(xue)家杰羅姆·拉蘭(lan)德（Jer?me Lalande）曾(ceng)建(jian)議將這顆行(xing)星稱為(wei)赫(he)歇(xie)爾(er)以尊崇它的(de)(de)(de)(de)發現者。但是(shi)(shi)，德國天文(wen)學(xue)家約翰·波得(de)（Johann Elert Bode）贊成用希(xi)臘神話中(zhong)的(de)(de)(de)(de)Uranus命名(ming)(ming)。波得(de)的(de)(de)(de)(de)觀點是(shi)(shi)克(ke)洛諾斯是(shi)(shi)宙(zhou)斯的(de)(de)(de)(de)父親（薩圖恩是(shi)(shi)朱(zhu)庇(bi)特的(de)(de)(de)(de)父親），新的(de)(de)(de)(de)行(xing)星則應該取名(ming)(ming)為(wei)克(ke)洛諾斯的(de)(de)(de)(de)父親——烏(wu)拉諾斯。Uranus的(de)(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱最(zui)早(zao)是(shi)(shi)在赫(he)歇(xie)爾(er)過世一年之后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)1823年才出現于(yu)官方文(wen)件中(zhong)。喬治三世或“喬治之星”的(de)(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱在之后(hou)(hou)仍經常(chang)被使(shi)用（只在英國使(shi)用），直到1850年，英國航海星歷局才換(huan)用Uranus的(de)(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱。之后(hou)(hou)，Uranus便成為(wei)普遍接受(shou)的(de)(de)(de)(de)名(ming)(ming)字。
天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形容詞（Uranian）被鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現者Martin Klaproth用(yong)來命名(ming)在(zai)1789年新(xin)發(fa)(fa)現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元素。Uranus的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重音(yin)在(zai)第一(yi)個音(yin)節，因為倒數第二(er)個音(yin)a是短音(yin)（ūr?n?s）并(bing)且(qie)是開放的(de)(de)(de)(de)(de)(de)音(yin)節。這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)音(yin)節在(zai)拉丁(ding)文中(zhong)從未被強(qiang)調過，因此在(zai)傳(chuan)統(tong)上名(ming)字的(de)(de)(de)(de)(de)(de)正確(que)發(fa)(fa)音(yin)是來自英語的(de)(de)(de)(de)(de)(de)[?j?.r?.n?s]。傳(chuan)統(tong)上不正確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)音(yin)，重音(yin)落在(zai)第二(er)音(yin)節并(bing)且(qie)將(jiang)a發(fa)(fa)成長音(yin)是很普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文學符(fu)號是(shi)?，綜合了火(huo)星和(he)太陽(yang)(yang)符(fu)號，因(yin)為(wei)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星是(shi)希臘(la)神話的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)空(kong)之神，被認為(wei)是(shi)由太陽(yang)(yang)和(he)火(huo)星聯(lian)合的(de)(de)力量所控制的(de)(de)。天(tian)(tian)(tian)王(wang)星在(zai)占星學上的(de)(de)符(fu)號?，是(shi)拉蘭(lan)德在(zai)1784年建(jian)議(yi)的(de)(de)。在(zai)給(gei)赫歇爾的(de)(de)一封信中，拉蘭(lan)德描述道“地(di)球符(fu)號的(de)(de)上方(fang)放置著您姓氏(shi)的(de)(de)首字(zi)母”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年，清代(dai)天(tian)(tian)(tian)文學家李善蘭(lan)在(zai)翻譯(yi)約(yue)翰(han)·赫歇爾所著的(de)(de)《天(tian)(tian)(tian)文學綱要》的(de)(de)譯(yi)著《談天(tian)(tian)(tian)》中，分別將Uranus與Neptune意(yi)譯(yi)為(wei)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星、海(hai)王(wang)星，此后(hou)廣泛(fan)在(zai)中國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)越(yue)南等亞洲國(guo)家使用(yong)。
天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)每84個地球年(nian)(nian)環(huan)(huan)繞太(tai)陽公轉一周(zhou)，與太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)平均距(ju)離(li)大約30億公里，陽光的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)只(zhi)有地球的(de)(de)(de)(de)(de)1/400。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)道參數在(zai)(zai)1783年(nian)(nian)首度(du)(du)被拉(la)普拉(la)斯(si)計算(suan)出來，但隨著時間，預測(ce)和觀(guan)測(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)開始出現誤差(cha)。在(zai)(zai)1841年(nian)(nian)，英國天(tian)(tian)(tian)文學家(jia)約翰·柯西·亞當斯(si)（John Couch Adams）首先提出誤差(cha)也許可(ke)以歸結于一顆尚未被看見的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)擾動。在(zai)(zai)1845年(nian)(nian)，法國天(tian)(tian)(tian)文教師勒(le)(le)維耶（Urbain Le Verrier）開始獨立的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)軌(gui)道的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)，在(zai)(zai)1846年(nian)(nian)9月(yue)23日，德國天(tian)(tian)(tian)文學家(jia)約翰·格弗里恩·伽勒(le)(le)（Johann Gottfried Galle）在(zai)(zai)勒(le)(le)維耶預測(ce)位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)附近(jin)發現了一顆新行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，稍(shao)后(hou)被命名為海王星(xing)(xing)(xing)(xing)。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周(zhou)期是17小(xiao)時又14分，但和所有巨行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)一樣，天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)上部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層朝自(zi)轉的(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)可(ke)以體驗(yan)到非(fei)常強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)。實(shi)際上，在(zai)(zai)有些緯度(du)(du)，像(xiang)是從(cong)赤道到南極(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)2/3緯度(du)(du)上，可(ke)以看見移動得非(fei)常迅速的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)，只(zhi)要14個小(xiao)時就能完整的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)繞行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)自(zi)轉一周(zhou)。
從1995至(zhi)2006年，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)視星(xing)(xing)(xing)等在(zai)+5.6至(zhi)+5.9等之間，勉強在(zai)肉眼可見的(de)(de)+6.0等之上，它的(de)(de)角直徑(jing)(jing)在(zai)3.4至(zhi)3.7弧秒(miao)；比較土星(xing)(xing)(xing)是16至(zhi)20弧秒(miao)，木(mu)星(xing)(xing)(xing)則是32至(zhi)45弧秒(miao)。在(zai)沖的(de)(de)時候，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)可以用肉眼在(zai)黑暗、無光污染的(de)(de)天(tian)(tian)空直接看(kan)見，即使(shi)在(zai)城市中也能輕易的(de)(de)使(shi)用雙筒望遠鏡看(kan)見。使(shi)用物鏡的(de)(de)口徑(jing)(jing)在(zai)15至(zhi)25厘米的(de)(de)大型(xing)業余天(tian)(tian)文(wen)望遠鏡，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)將呈現蒼白的(de)(de)深藍色盤狀與明顯的(de)(de)周邊昏(hun)暗；口徑(jing)(jing)25厘米或更(geng)大的(de)(de)，云的(de)(de)型(xing)態和一(yi)些(xie)大的(de)(de)衛星(xing)(xing)(xing)，像是天(tian)(tian)衛三和天(tian)(tian)衛四，都有可能看(kan)見。
天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸可(ke)以說是躺(tang)在(zai)軌道平面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)，傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)角度(du)高達(da)97.77°，這使(shi)得它的(de)(de)(de)(de)(de)季節變化完全不同于其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)。其(qi)(qi)它行(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸相對于太(tai)(tai)陽(yang)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)軌道平面(mian)(mian)都(dou)是朝上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)，天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)轉動(dong)則像球一樣側(ce)著(zhu)滾(gun)動(dong)。當天王(wang)星(xing)在(zai)至日(ri)前(qian)后時，一個極(ji)點會持(chi)續的(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)，另(ling)一個極(ji)點則背向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)。只有在(zai)赤道附(fu)近(jin)狹(xia)窄的(de)(de)(de)(de)(de)區域內(nei)可(ke)以體(ti)會到迅速的(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)(ye)交(jiao)替，但太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)非常的(de)(de)(de)(de)(de)低，有如(ru)在(zai)地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)區；其(qi)(qi)余地(di)區則是長晝或(huo)長夜(ye)(ye)(ye)(ye)，沒有日(ri)夜(ye)(ye)(ye)(ye)交(jiao)替。運行(xing)(xing)到軌道的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一側(ce)時，換(huan)成軸的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一極(ji)指(zhi)向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)；每一個極(ji)都(dou)會有被太(tai)(tai)陽(yang)持(chi)續的(de)(de)(de)(de)(de)照射42年的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)晝，而(er)在(zai)另(ling)外42年則處于極(ji)夜(ye)(ye)(ye)(ye)。在(zai)接近(jin)晝夜(ye)(ye)(ye)(ye)平分(fen)點（分(fen)點）時，太(tai)(tai)陽(yang)正對著(zhu)天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)赤道，天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)(ye)交(jiao)替會和(he)其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)相似，在(zai)2007年12月7日(ri)，天王(wang)星(xing)經過分(fen)點。
天王(wang)(wang)星(xing)主(zhu)要是(shi)由(you)巖(yan)石(shi)與(yu)各種(zhong)(zhong)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)不同的(de)(de)水(shui)冰物質所組(zu)成(cheng)(cheng)，其(qi)組(zu)成(cheng)(cheng)主(zhu)要元(yuan)素為氫（83%），其(qi)次為氦（15%）。在許多方面(mian)天王(wang)(wang)星(xing)（海王(wang)(wang)星(xing)也是(shi)）與(yu)大(da)部分(fen)(fen)(fen)都是(shi)氣(qi)態氫組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)木(mu)星(xing)與(yu)土星(xing)不同，其(qi)性質比較(jiao)接近木(mu)星(xing)與(yu)土星(xing)的(de)(de)地核部分(fen)(fen)(fen)，而沒(mei)有(you)類木(mu)行星(xing)包圍在外的(de)(de)巨大(da)液態氣(qi)體(ti)表(biao)面(mian)（主(zhu)要是(shi)由(you)金屬氫化合物氣(qi)體(ti)受重力液化形成(cheng)(cheng)）。天王(wang)(wang)星(xing)并沒(mei)有(you)土星(xing)與(yu)木(mu)星(xing)那樣(yang)的(de)(de)巖(yan)石(shi)內(nei)核，它(ta)的(de)(de)金屬成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)是(shi)以(yi)一種(zhong)(zhong)比較(jiao)平均的(de)(de)狀態分(fen)(fen)(fen)布(bu)在整個地殼之內(nei)。直接以(yi)肉眼(yan)觀(guan)察，天王(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)表(biao)面(mian)呈現洋(yang)藍色，這是(shi)因為它(ta)的(de)(de)甲烷(wan)大(da)氣(qi)吸收了大(da)部分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)紅色光譜所導致。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)(shi)由巖(yan)(yan)石與(yu)(yu)各種成(cheng)(cheng)分(fen)不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)冰(bing)物質所組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)，其(qi)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)元素為(wei)氫(qing)(qing)（83%），其(qi)次為(wei)氦（15%）。在(zai)許多方(fang)面天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)（海(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)也是(shi)(shi)(shi)）與(yu)(yu)大部(bu)分(fen)都(dou)是(shi)(shi)(shi)氣(qi)態氫(qing)(qing)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)不同(tong)(tong)，其(qi)性質比較接近木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)核部(bu)分(fen)，而沒有類木(mu)行星(xing)(xing)(xing)(xing)包圍在(zai)外的(de)(de)(de)(de)(de)巨大液態氣(qi)體(ti)(ti)表面（主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)(shi)由金(jin)屬氫(qing)(qing)化合(he)物氣(qi)體(ti)(ti)受重力(li)液化形成(cheng)(cheng)）。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)大約(yue)(yue)是(shi)(shi)(shi)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)14.5倍，是(shi)(shi)(shi)類木(mu)行星(xing)(xing)(xing)(xing)中質量(liang)最小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)。它的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度是(shi)(shi)(shi)1.29公克/厘米(mi)3只比土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)高(gao)一些(xie)，直徑雖然與(yu)(yu)海(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)相似（大約(yue)(yue)是(shi)(shi)(shi)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)4倍），但質量(liang)較低。這些(xie)數(shu)值(zhi)顯(xian)示天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)由各種各樣揮發性物質，例(li)如水(shui)(shui)、氨和(he)甲烷組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)內部(bu)冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)總含量(liang)還(huan)不能精確的(de)(de)(de)(de)(de)知道，根(gen)據選(xuan)擇的(de)(de)(de)(de)(de)模型不同(tong)(tong)有不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)，但是(shi)(shi)(shi)總在(zai)地(di)球(qiu)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)9.3至13.5倍之間。氫(qing)(qing)和(he)氦在(zai)全體(ti)(ti)中只占(zhan)很小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，大約(yue)(yue)在(zai)0.5至1.5地(di)球(qiu)質量(liang)。剩余的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)（0.5至3.7地(di)球(qiu)質量(liang)）才是(shi)(shi)(shi)巖(yan)(yan)石物質。
天王星(xing)(xing)的標準模(mo)型結(jie)構(gou)包括三(san)個層面：在中(zhong)心是(shi)巖石(shi)的核(he)，中(zhong)間是(shi)冰的地(di)(di)幔(man)，最(zui)外面是(shi)氫/氦組成(cheng)的外殼(ke)。相(xiang)(xiang)較之下(xia)核(he)非常的小，只有0.55地(di)(di)球(qiu)(qiu)質(zhi)量(liang)，半(ban)徑不到天王星(xing)(xing)的20%；地(di)(di)幔(man)則是(shi)個龐然大(da)物(wu)，質(zhi)量(liang)大(da)約(yue)是(shi)地(di)(di)球(qiu)(qiu)的13.4倍；而最(zui)外層的大(da)氣層則相(xiang)(xiang)對上是(shi)不明確的，大(da)約(yue)擴展占有剩(sheng)余20%的半(ban)徑，但質(zhi)量(liang)大(da)約(yue)只有地(di)(di)球(qiu)(qiu)的0.5倍。天王星(xing)(xing)核(he)的密度大(da)約(yue)是(shi)9g/cm3，在核(he)和(he)(he)地(di)(di)幔(man)交界處的壓力是(shi)800萬(wan)巴和(he)(he)大(da)約(yue)5000K的溫度。冰地(di)(di)幔(man)實際(ji)上并不是(shi)由(you)一般意義上所謂的冰組成(cheng)，而是(shi)由(you)水、氨和(he)(he)其(qi)他揮發性(xing)物(wu)質(zhi)組成(cheng)的熱且稠密的流(liu)(liu)體。這些(xie)流(liu)(liu)體有高導電性(xing)，有時被稱(cheng)為(wei)水–氨的海(hai)(hai)洋。天王星(xing)(xing)和(he)(he)海(hai)(hai)王星(xing)(xing)的大(da)塊結(jie)構(gou)與木星(xing)(xing)和(he)(he)土星(xing)(xing)相(xiang)(xiang)當的不同，冰的成(cheng)分多于氣體，因(yin)此有理由(you)將(jiang)她們分開另成(cheng)一類為(wei)冰巨星(xing)(xing)。
上面所考慮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模型(xing)或多或少都是標準(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，但是其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模型(xing)也能滿足觀測的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果。例(li)如，如果大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫和(he)(he)巖石混合在(zai)地幔中，則冰的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總量(liang)就(jiu)會(hui)減少，并且相對的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖石和(he)(he)氫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總量(liang)就(jiu)會(hui)提高；可利用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數據還不足以(yi)讓我(wo)門(men)確認哪一種模型(xing)才是正確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。天王(wang)星內部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流體(ti)結(jie)構意味著沒有(you)固(gu)體(ti)表面，氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大氣層(ceng)是逐漸轉變(bian)成(cheng)內部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)層(ceng)內。但是，為(wei)便于扁球體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉動，在(zai)大氣壓力達(da)到1巴之處(chu)被定(ding)義和(he)(he)考慮為(wei)行星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面時，天王(wang)星赤道半徑(jing)和(he)(he)極半徑(jing)分別是25559±4和(he)(he)24973±20公(gong)里。這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面將作(zuo)為(wei)這篇文(wen)章中高度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零點。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內熱(re)(re)(re)(re)看(kan)上(shang)去(qu)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)比其他的(de)(de)(de)(de)(de)類木行星(xing)(xing)(xing)(xing)為(wei)低(di)(di)，在(zai)(zai)天(tian)(tian)文(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)項目中(zhong)，它是低(di)(di)熱(re)(re)(re)(re)流(liu)量(liang)。仍不了解天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)內部的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)何會如(ru)此低(di)(di)，大小和成分與天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)像是雙胞胎的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)，放出(chu)(chu)至(zhi)太(tai)(tai)(tai)空中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)是得自(zi)(zi)太(tai)(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)2.61倍(bei)；相反的(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)幾乎沒有(you)多(duo)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)被放出(chu)(chu)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)遠紅外（也(ye)就(jiu)是熱(re)(re)(re)(re)輻射(she)）的(de)(de)(de)(de)(de)部分釋(shi)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)總能(neng)量(liang)是大氣層(ceng)吸收自(zi)(zi)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍(bei)。事實上(shang)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)流(liu)量(liang)只有(you)0.042±0.047w/m2，遠低(di)(di)于地球內的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)流(liu)量(liang)0.075w/m2。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)對流(liu)層(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)最低(di)(di)溫(wen)度(du)紀錄只有(you)49K，使(shi)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)太(tai)(tai)(tai)陽系溫(wen)度(du)最低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)，比海(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)還(huan)要冷。在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)被超(chao)重質量(liang)天(tian)(tian)體撞(zhuang)擊而造成自(zi)(zi)轉軸極度(du)傾(qing)斜的(de)(de)(de)(de)(de)撞(zhuang)擊假(jia)說(shuo)中(zhong)，也(ye)包(bao)含了內熱(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)失，因此留給天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)一個(ge)內熱(re)(re)(re)(re)被耗盡的(de)(de)(de)(de)(de)核心溫(wen)度(du)。另一種(zhong)假(jia)說(shuo)認為(wei)在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內部上(shang)層(ceng)有(you)阻止內熱(re)(re)(re)(re)傳(chuan)達到表面的(de)(de)(de)(de)(de)障礙層(ceng)存(cun)在(zai)(zai)，例如(ru)，對流(liu)也(ye)許僅發生在(zai)(zai)一組不同的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)之間(jian)，也(ye)許禁(jin)止熱(re)(re)(re)(re)能(neng)向上(shang)傳(chuan)遞。
根據旅(lv)行者2號的(de)(de)探測結果，科學家(jia)推測天(tian)王(wang)星上(shang)可(ke)能有(you)一個(ge)深度達10000公里、溫(wen)度高(gao)(gao)(gao)達6650℃，由(you)(you)水(shui)、硅、鎂、含氮分子、碳(tan)氫化合(he)物及(ji)離子化物質組成的(de)(de)液態(tai)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)。由(you)(you)于天(tian)王(wang)星上(shang)巨大(da)(da)(da)而沉重的(de)(de)大(da)(da)(da)氣(qi)壓(ya)力，令分子緊靠在(zai)一起，使(shi)得(de)這高(gao)(gao)(gao)溫(wen)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)未能沸騰及(ji)蒸(zheng)發。反過來，正由(you)(you)于海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)，恰好阻擋了(le)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)的(de)(de)大(da)(da)(da)氣(qi)將海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)壓(ya)成固(gu)態(tai)。海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)從天(tian)王(wang)星高(gao)(gao)(gao)溫(wen)的(de)(de)內核（高(gao)(gao)(gao)達6650攝氏度）一直延伸到(dao)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)的(de)(de)底(di)部(bu)，覆(fu)蓋整個(ge)天(tian)王(wang)星。必須(xu)強調的(de)(de)是，這種海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)與我們(men)所理(li)解的(de)(de)、地球上(shang)的(de)(de)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)完全不同。也有(you)觀(guan)點(dian)認為，天(tian)王(wang)星上(shang)并(bing)不存在(zai)這種海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)。
據2015年英國《每日(ri)郵(you)報》報道，科學(xue)(xue)家(jia)們(men)在海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)和(he)(he)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)研(yan)究方面(mian)取得進展(zhan)，海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)和(he)(he)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)上(shang)或覆(fu)蓋有大(da)片(pian)液態鉆石(shi)(shi)海(hai)(hai)，海(hai)(hai)面(mian)上(shang)還漂浮著類似(si)于(yu)冰山的(de)(de)(de)(de)、體(ti)積龐大(da)的(de)(de)(de)(de)固體(ti)鉆石(shi)(shi)。在進行(xing)了(le)(le)一系列(lie)實(shi)驗(yan)(yan)之(zhi)后(hou)，科學(xue)(xue)家(jia)得出上(shang)述結(jie)論(lun)，并(bing)認(ren)為(wei)(wei)這一發現可(ke)能有助(zhu)于(yu)解釋這兩個星(xing)(xing)球的(de)(de)(de)(de)一些奇(qi)怪(guai)特性(xing)。在其中一項實(shi)驗(yan)(yan)中，研(yan)究人員把鉆石(shi)(shi)放在與海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)上(shang)一樣的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)環境之(zhi)下，檢測鉆石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)變化。海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力為(wei)(wei)地球零(ling)海(hai)(hai)拔的(de)(de)(de)(de)1100萬倍，溫(wen)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)5萬攝氏(shi)度(du)(du)(du)。實(shi)驗(yan)(yan)結(jie)果顯示，在壓(ya)力提(ti)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)零(ling)海(hai)(hai)拔1100萬倍時，鉆石(shi)(shi)變成液態；之(zhi)后(hou)再(zai)把溫(wen)度(du)(du)(du)提(ti)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)5萬攝氏(shi)度(du)(du)(du)后(hou)，部分(fen)液態鉆石(shi)(shi)會再(zai)次變成固體(ti)。但奇(qi)怪(guai)的(de)(de)(de)(de)是(shi)，這些固態鉆石(shi)(shi)會漂浮在液態鉆石(shi)(shi)之(zhi)上(shang)，就(jiu)像(xiang)是(shi)“鉆石(shi)(shi)冰山”一樣。科學(xue)(xue)家(jia)們(men)認(ren)為(wei)(wei)，鉆石(shi)(shi)海(hai)(hai)洋的(de)(de)(de)(de)說法解釋了(le)(le)海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)和(he)(he)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)磁極(ji)傾斜之(zhi)謎，這兩個星(xing)(xing)球的(de)(de)(de)(de)磁極(ji)偏(pian)離(li)地理(li)極(ji)60度(du)(du)(du)左右。此外，這也解釋了(le)(le)為(wei)(wei)什么海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)和(he)(he)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)10%的(de)(de)(de)(de)表面(mian)成分(fen)為(wei)(wei)碳元素。
在(zai)旅行(xing)者2號抵達之后，天(tian)王星的(de)磁(ci)層從(cong)未被測(ce)(ce)量過，因(yin)此很自然的(de)還保持著神(shen)秘(mi)。在(zai)1986年(nian)之前，因(yin)為天(tian)王星的(de)自轉軸就(jiu)躺(tang)在(zai)黃道(dao)上，天(tian)文學家(jia)盼(pan)望能根據太陽風(feng)測(ce)(ce)量到天(tian)王星的(de)磁(ci)場。
旅行(xing)者(zhe)2號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測顯示天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場是(shi)(shi)(shi)奇(qi)特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一(yi)是(shi)(shi)(shi)他(ta)不在(zai)(zai)行(xing)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何中心，再者(zhe)他(ta)相(xiang)對于自轉(zhuan)軸傾斜(xie)59°。事(shi)實上(shang)，磁極從行(xing)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心偏離往南極達到行(xing)星半(ban)(ban)徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/3。這異常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何關系(xi)導(dao)致一(yi)個(ge)非常不對稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁層，在(zai)(zai)南半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面，磁場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)低于0.1高斯，而在(zai)(zai)北(bei)半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)高達1.1高斯；在(zai)(zai)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均(jun)強(qiang)度(du)(du)是(shi)(shi)(shi)0.23高斯。與地(di)(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場比(bi)較，兩(liang)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場強(qiang)度(du)(du)大約(yue)是(shi)(shi)(shi)相(xiang)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，并且“磁赤道(dao)”大致上(shang)也與物理上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道(dao)平行(xing)，天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶(ou)極矩是(shi)(shi)(shi)地(di)(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)50倍。
海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)也有一(yi)(yi)個(ge)相似的(de)(de)(de)(de)偏移和(he)傾斜的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)，因此有人(ren)認為這是(shi)冰巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)共同(tong)(tong)特(te)(te)點。一(yi)(yi)種假說認為，不同(tong)(tong)于(yu)(yu)類地行星(xing)(xing)(xing)和(he)氣體巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)是(shi)由核心內(nei)部引發(fa)的(de)(de)(de)(de)，冰巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)是(shi)由相對于(yu)(yu)表面(mian)下(xia)某一(yi)(yi)深度的(de)(de)(de)(de)運動引起的(de)(de)(de)(de)，例(li)如(ru)水(shui)–氨的(de)(de)(de)(de)海洋(yang)。盡管(guan)有這樣奇(qi)特(te)(te)的(de)(de)(de)(de)準(zhun)線(xian)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)層(ceng)在其他(ta)方面(mian)與(yu)一(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)相似：在他(ta)的(de)(de)(de)(de)前方，位于(yu)(yu)23個(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半徑之處有弓形震波，磁(ci)(ci)(ci)(ci)層(ceng)頂在18個(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半徑處，充分發(fa)展完(wan)整(zheng)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)尾和(he)輻射帶(dai)。綜(zong)上(shang)所論，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)層(ceng)結構不同(tong)(tong)于(yu)(yu)木星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)，而比(bi)較像土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)尾在天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)后方延伸至太空(kong)中遠達數百萬(wan)公里，并且因為行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)自轉被(bei)扭曲而斜向(xiang)一(yi)(yi)側(ce)，像是(shi)拔瓶(ping)塞的(de)(de)(de)(de)長螺(luo)旋桿。
天王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁(ci)層(ceng)包含帶電粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)：質子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)電子(zi)(zi)(zi)(zi)，還有少量(liang)(liang)的(de)(de)H2+離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，未曾偵測到(dao)重(zhong)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)。許多的(de)(de)這些微(wei)粒(li)(li)可(ke)能(neng)來(lai)自大氣(qi)層(ceng)熱的(de)(de)暈內。離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)電子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)分別(bie)可(ke)以高達4和(he)1.2百萬電子(zi)(zi)(zi)(zi)伏特(te)。在(zai)(zai)磁(ci)層(ceng)內側的(de)(de)低(di)能(neng)量(liang)(liang)（低(di)于(yu)100電子(zi)(zi)(zi)(zi)伏特(te)）離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)密(mi)度大約(yue)是(shi)(shi)2厘(li)米-3。微(wei)粒(li)(li)的(de)(de)分布(bu)受到(dao)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)強(qiang)烈的(de)(de)影響(xiang)，在(zai)(zai)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)經(jing)過(guo)之(zhi)后，磁(ci)層(ceng)內會留下值得(de)注意的(de)(de)空隙。微(wei)粒(li)(li)流(liu)量(liang)(liang)的(de)(de)強(qiang)度在(zai)(zai)10萬年的(de)(de)天文學時間(jian)尺度下，足以造成(cheng)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)表(biao)面變(bian)暗或是(shi)(shi)太空風暴。這或許就(jiu)是(shi)(shi)造成(cheng)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)表(biao)面和(he)環均勻(yun)一致暗淡(dan)的(de)(de)原因。在(zai)(zai)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)兩個磁(ci)極(ji)附近(jin)(jin)，有相(xiang)對(dui)算是(shi)(shi)高度發達的(de)(de)極(ji)光，在(zai)(zai)磁(ci)極(ji)的(de)(de)附近(jin)(jin)形成(cheng)明亮的(de)(de)弧。但(dan)是(shi)(shi)，不同(tong)于(yu)木星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)是(shi)(shi)，天王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)極(ji)光對(dui)增溫層(ceng)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)平衡似(si)乎是(shi)(shi)無足輕(qing)重(zhong)的(de)(de)。
與(yu)其(qi)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體巨(ju)星(xing)(xing)，甚(shen)至(zhi)(zhi)是(shi)與(yu)相似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)比較(jiao)，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)非常平(ping)靜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。當(dang)旅行者2號在1986年(nian)飛掠過天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)時，總共觀(guan)察到(dao)了10個(ge)(ge)橫(heng)跨過整個(ge)(ge)行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)云帶特(te)征(zheng)。有(you)人提出(chu)解釋認為這種特(te)征(zheng)是(shi)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內熱低(di)(di)于(yu)其(qi)他巨(ju)大行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果。在天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)記錄到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最低(di)(di)溫(wen)度(du)是(shi)49K，比海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)還要冷(leng)，使(shi)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)成為太陽系溫(wen)度(du)最低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)。雖然(ran)在天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部沒有(you)明(ming)確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固體表面，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)最外面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體包(bao)殼，也就是(shi)被稱為大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分，卻很容易以遙(yao)(yao)傳感量。遙(yao)(yao)傳感量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)可(ke)以從(cong)1帕(pa)之(zhi)處為起點向下深入(ru)至(zhi)(zhi)300公(gong)里，相當(dang)于(yu)100帕(pa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)壓(ya)力(li)和(he)320K的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)。稀薄的(de)(de)(de)(de)(de)(de)暈(yun)(yun)從(cong)大氣(qi)壓(ya)力(li)1帕(pa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面向外延伸擴展(zhan)至(zhi)(zhi)半徑兩倍(bei)之(zhi)處，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)可(ke)以分為三層(ceng)(ceng)(ceng)：對流層(ceng)(ceng)(ceng)，從(cong)高度(du)300至(zhi)(zhi)50公(gong)里，大氣(qi)壓(ya)100帕(pa)至(zhi)(zhi)0.1帕(pa)；平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)（同(tong)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)），高度(du)50至(zhi)(zhi)4000公(gong)里，大氣(qi)壓(ya)力(li)0.1帕(pa)至(zhi)(zhi)10-1?帕(pa)；熱層(ceng)(ceng)(ceng)（增(zeng)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)或暈(yun)(yun)），從(cong)4000公(gong)里向上(shang)延伸至(zhi)(zhi)距離表面50,000公(gong)里處。沒有(you)中間層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)散逸層(ceng)(ceng)(ceng)。
天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分和(he)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)整體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分不(bu)同，主要是(shi)(shi)氫分子(zi)和(he)氦(hai)(hai)。氦(hai)(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾(er)(er)分數(shu)(shu)，這(zhe)是(shi)(shi)每摩爾(er)(er)中所含有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氦(hai)(hai)原子(zi)數(shu)(shu)量(liang)(liang)，是(shi)(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)對流(liu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)，相當于(yu)(yu)0.26±0.05質(zhi)量(liang)(liang)百(bai)分比。這(zhe)個數(shu)(shu)值很(hen)接近0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原恒(heng)星(xing)(xing)(xing)質(zhi)量(liang)(liang)百(bai)分比。顯(xian)示(shi)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨星(xing)(xing)(xing)中，氦(hai)(hai)在(zai)(zai)行星(xing)(xing)(xing)中是(shi)(shi)不(bu)穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中，含量(liang)(liang)占(zhan)第三位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)甲(jia)烷(wan)（CH?）。甲(jia)烷(wan)在(zai)(zai)可見(jian)和(he)近紅(hong)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸收帶(dai)為(wei)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)制造了(le)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍(lan)綠或深(shen)(shen)藍(lan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)。在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)壓力1.3帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)云頂之下，甲(jia)烷(wan)在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾(er)(er)分數(shu)(shu)是(shi)(shi)2.3%，這(zhe)個量(liang)(liang)大(da)(da)約是(shi)(shi)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20至30倍。混合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比率在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)由于(yu)(yu)極端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫，降(jiang)低了(le)飽合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平并且造成(cheng)多余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)結冰。對低揮發性(xing)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)豐富度(du)，像是(shi)(shi)氨、水和(he)硫化(hua)(hua)(hua)氫，在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)深(shen)(shen)處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)所知有限，但是(shi)(shi)大(da)(da)概也會高(gao)于(yu)(yu)太陽內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。除甲(jia)烷(wan)之外，在(zai)(zai)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中可以追蹤到各種各樣微(wei)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物，被認為(wei)是(shi)(shi)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)外線輻射導致(zhi)甲(jia)烷(wan)光(guang)解產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。包(bao)括乙(yi)烷(wan)（C?H?）、乙(yi)炔（C?H?）、甲(jia)基乙(yi)炔（CH?C?H）、聯乙(yi)炔（C?HC?H）。光(guang)譜(pu)也揭露了(le)水蒸汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蹤影，一氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)和(he)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)，但可能只(zhi)是(shi)(shi)來自于(yu)(yu)彗星(xing)(xing)(xing)和(he)其他外部天(tian)(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)落塵。
對流(liu)(liu)層(ceng)是(shi)(shi)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)最(zui)(zui)低(di)(di)和密度最(zui)(zui)高的(de)(de)部分，溫度隨著高度增加而降低(di)(di)，溫度從有(you)(you)名無(wu)實(shi)的(de)(de)底(di)部大(da)約320K，300公里，降低(di)(di)至53K，高度50公里。在對流(liu)(liu)層(ceng)頂實(shi)際的(de)(de)最(zui)(zui)低(di)(di)溫度在49至57K，依在行星上的(de)(de)高度來決定。對流(liu)(liu)層(ceng)頂是(shi)(shi)行星的(de)(de)上升暖氣(qi)(qi)流(liu)(liu)輻射遠(yuan)紅外線(xian)最(zui)(zui)主要的(de)(de)區域，由此處(chu)測(ce)(ce)量(liang)到的(de)(de)有(you)(you)效溫度是(shi)(shi)59.1±0.3K。對流(liu)(liu)層(ceng)應該還有(you)(you)高度復(fu)雜的(de)(de)云(yun)(yun)系結構(gou)，水云(yun)(yun)被(bei)假設在大(da)氣(qi)(qi)壓力(li)50至100帕，氨氫硫(liu)化(hua)物云(yun)(yun)在20至40帕的(de)(de)壓力(li)范(fan)圍(wei)內，氨或氫硫(liu)化(hua)物云(yun)(yun)在3和10帕，最(zui)(zui)后是(shi)(shi)直(zhi)接(jie)偵測(ce)(ce)到的(de)(de)甲烷云(yun)(yun)在1至2帕。對流(liu)(liu)層(ceng)是(shi)(shi)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)內非常活躍(yue)的(de)(de)部分，表現出(chu)強風、亮云(yun)(yun)和季節性(xing)的(de)(de)變化(hua)。
天王星(xing)大氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)中層(ceng)(ceng)是(shi)平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)，此處的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia)，從對流(liu)層(ceng)(ceng)頂(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)53K上升至(zhi)(zhi)增(zeng)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)(de)(de)800至(zhi)(zhi)850K。平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)熱來自甲烷和(he)其(qi)(qi)他(ta)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)(de)太陽紫外線(xian)(xian)和(he)紅外線(xian)(xian)輻射(she)，大氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種形式(shi)是(shi)甲烷的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)解(jie)造成的(de)(de)(de)(de)(de)。來自增(zeng)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱也許也值得注(zhu)意。碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物相對來說(shuo)只是(shi)很窄的(de)(de)(de)(de)(de)一層(ceng)(ceng)，高(gao)度(du)(du)(du)(du)在(zai)100至(zhi)(zhi)280公里，相對于氣壓是(shi)10微帕(pa)至(zhi)(zhi)0.1微帕(pa)，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)在(zai)75K和(he)170K之間。含量最(zui)多的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物是(shi)乙(yi)炔(gui)和(he)乙(yi)烷，相對于氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)率(lv)是(shi)×10?，與甲烷和(he)一氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)在(zai)這(zhe)個高(gao)度(du)(du)(du)(du)上的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)率(lv)相似。更重的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物、二氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)和(he)水蒸(zheng)氣，在(zai)混(hun)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)率(lv)上還要低三(san)個數(shu)量級。乙(yi)烷和(he)乙(yi)炔(gui)在(zai)平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)內溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)和(he)高(gao)度(du)(du)(du)(du)較低處與對流(liu)層(ceng)(ceng)頂(ding)傾向于凝(ning)聚而(er)形成數(shu)層(ceng)(ceng)陰霾的(de)(de)(de)(de)(de)云層(ceng)(ceng)，那(nei)些也可能被(bei)視為出(chu)天王星(xing)上的(de)(de)(de)(de)(de)云帶。然(ran)而(er)，碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物集中在(zai)在(zai)天王星(xing)平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)陰霾之上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度(du)(du)(du)(du)比(bi)其(qi)(qi)他(ta)類木(mu)行星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度(du)(du)(du)(du)要低是(shi)值得注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)(de)。
天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)氣層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最外(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或暈），有著(zhu)均(jun)勻(yun)一(yi)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度，大(da)約在800至(zhi)(zhi)850K。仍不(bu)了解(jie)是(shi)何種熱源(yuan)支撐著(zhu)如此(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)，雖然低效率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)作(zuo)用和平流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)氫化合物(wu)(wu)也能貢獻一(yi)些能源(yuan)，但即使是(shi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)遠紫外(wai)線(xian)和超紫外(wai)線(xian)輻射，或是(shi)極(ji)光(guang)活(huo)(huo)動都(dou)不(bu)足以(yi)提供所需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量。除(chu)此(ci)之外(wai)，氫分(fen)子(zi)和增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與暈擁有大(da)比(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自由氫原子(zi)，她們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低分(fen)子(zi)量和高溫(wen)可(ke)以(yi)解(jie)釋為(wei)何暈可(ke)以(yi)從行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)擴展至(zhi)(zhi)50000公(gong)里(li)，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)倆倍遠。這(zhe)(zhe)個(ge)延伸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)暈是(shi)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)獨特(te)(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)點。他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用包括(kuo)阻尼環(huan)繞天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)顆(ke)粒，導(dao)致一(yi)些天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)中(zhong)塵粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耗損。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和平流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對(dui)應著(zhu)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。觀(guan)測顯示(shi)電離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)占據(ju)2000至(zhi)(zhi)10000公(gong)里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高度。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)電離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度比(bi)(bi)土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)高，這(zhe)(zhe)可(ke)能肇(zhao)因于碳(tan)氫化合物(wu)(wu)在平流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)低處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)集中(zhong)。電離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)承受太(tai)陽(yang)紫外(wai)線(xian)輻射的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要區(qu)域，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度也依據(ju)太(tai)陽(yang)活(huo)(huo)動而改變。極(ji)光(guang)活(huo)(huo)動不(bu)如木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)明顯和重大(da)。
在(zai)紫外線與(yu)(yu)(yu)可(ke)見光波(bo)段下與(yu)(yu)(yu)其他的(de)氣體巨星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，甚至是(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)相似的(de)海(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)較，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)大氣層(ceng)是(shi)(shi)(shi)(shi)非(fei)常平(ping)靜的(de)。當(dang)旅行(xing)(xing)者(zhe)2號在(zai)1986年飛(fei)掠過天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時，總共觀察(cha)到(dao)了10個橫跨過整(zheng)個行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)云帶特征。有人提出解釋認為(wei)這種特征是(shi)(shi)(shi)(shi)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)內熱低于其他巨大行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)結果。記錄到(dao)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)對流層(ceng)頂(ding)的(de)最低溫(wen)(wen)度(du)是(shi)(shi)(shi)(shi)49K，比(bi)(bi)海(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷，使天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)太陽系(xi)溫(wen)(wen)度(du)最低的(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（原來九大行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)溫(wen)(wen)度(du)最低的(de)冥王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)已不(bu)再是(shi)(shi)(shi)(shi)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)）。
在1986年，旅行者2號發現可(ke)(ke)見(jian)(jian)的(de)(de)天王(wang)(wang)星(xing)(xing)南(nan)半球(qiu)(qiu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)被(bei)細分(fen)成兩個區域：明亮(liang)(liang)的(de)(de)極區和(he)(he)(he)暗淡的(de)(de)赤道帶(dai)狀區。兩這區的(de)(de)分(fen)界大(da)約在緯度(du)-45°的(de)(de)附近。一條跨越在-45°至-50°之(zhi)間的(de)(de)狹(xia)窄(zhai)帶(dai)狀物是(shi)(shi)(shi)(shi)在行星(xing)(xing)表面上(shang)能夠看見(jian)(jian)的(de)(de)最亮(liang)(liang)的(de)(de)大(da)特征，被(bei)稱(cheng)為南(nan)半球(qiu)(qiu)的(de)(de)“衣領(ling)”。極冠和(he)(he)(he)衣領(ling)被(bei)認為是(shi)(shi)(shi)(shi)甲烷云(yun)密集的(de)(de)區域，位置(zhi)在大(da)氣壓力1.3至2帕(pa)的(de)(de)高度(du)。很不(bu)(bu)幸(xing)的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)，旅行者2號抵達時正是(shi)(shi)(shi)(shi)盛夏，而且觀(guan)(guan)察(cha)不(bu)(bu)到(dao)北半球(qiu)(qiu)的(de)(de)部分(fen)。不(bu)(bu)過，從(cong)21世紀開始(shi)之(zhi)際，北半球(qiu)(qiu)的(de)(de)“衣領(ling)”和(he)(he)(he)極區就可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)被(bei)哈勃(bo)太空望遠鏡(jing)和(he)(he)(he)凱克望遠鏡(jing)觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)。結果，天王(wang)(wang)星(xing)(xing)看起來是(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)對稱(cheng)的(de)(de)：靠近南(nan)極是(shi)(shi)(shi)(shi)明亮(liang)(liang)的(de)(de)，從(cong)南(nan)半球(qiu)(qiu)的(de)(de)“衣領(ling)”以(yi)(yi)(yi)北都(dou)是(shi)(shi)(shi)(shi)一樣的(de)(de)黑暗。天王(wang)(wang)星(xing)(xing)上(shang)之(zhi)后(hou)可(ke)(ke)能出現的(de)(de)季(ji)節變化，將會被(bei)詳(xiang)細的(de)(de)討(tao)論(lun)。天王(wang)(wang)星(xing)(xing)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)緯度(du)結構(gou)(gou)和(he)(he)(he)木星(xing)(xing)與(yu)土星(xing)(xing)是(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)同的(de)(de)，它們展現出許多條狹(xia)窄(zhai)但色彩豐富的(de)(de)帶(dai)狀結構(gou)(gou)。
1990年代的(de)(de)高(gao)分(fen)辨率成(cheng)像(xiang)觀(guan)測(ce)表明(ming)(ming)(ming)，亮(liang)云(yun)(yun)特(te)征的(de)(de)數量有著(zhu)明(ming)(ming)(ming)顯的(de)(de)增長。它們多數都出現于北(bei)半球開始成(cheng)為可以看見的(de)(de)區域。早期(qi)的(de)(de)解釋—認為是亮(liang)云(yun)(yun)在行星(xing)黑暗的(de)(de)部分(fen)比較容(rong)易被分(fen)辨出來，而(er)在南(nan)半球則被明(ming)(ming)(ming)亮(liang)的(de)(de)“衣領”掩蓋(gai)掉—被證明(ming)(ming)(ming)是錯誤的(de)(de)，實際上特(te)征數量已確實顯著(zhu)增加。不過(guo)，兩個半球的(de)(de)亮(liang)云(yun)(yun)是有區別的(de)(de)，北(bei)半球的(de)(de)亮(liang)云(yun)(yun)較小、較尖銳(rui)和較明(ming)(ming)(ming)亮(liang)。它們看上去都躺(tang)在較高(gao)的(de)(de)高(gao)度。亮(liang)云(yun)(yun)的(de)(de)生命(ming)期(qi)有著(zhu)極大的(de)(de)差(cha)異(yi)，一(yi)些小的(de)(de)只有幾小時(shi)，而(er)南(nan)半球至少(shao)有一(yi)個從旅行者飛掠過(guo)后仍一(yi)直存在著(zhu)。最近的(de)(de)觀(guan)察(cha)也發現，雖然天王(wang)星(xing)的(de)(de)氣候(hou)較為平靜，但天王(wang)星(xing)的(de)(de)亮(liang)云(yun)(yun)有許多特(te)性與(yu)海王(wang)星(xing)相同。
追蹤這(zhe)些有(you)(you)特征的(de)亮云(yun)，可以測量(liang)出(chu)天王星(xing)對流(liu)層上(shang)方的(de)風(feng)(feng)(feng)是(shi)如(ru)何在(zai)極區咆哮。在(zai)赤(chi)道(dao)的(de)風(feng)(feng)(feng)是(shi)退行的(de)，意味著(zhu)它(ta)們(men)吹的(de)方向(xiang)(xiang)與自轉的(de)方向(xiang)(xiang)相反(fan)，它(ta)們(men)的(de)速度(du)從(cong)?100至(zhi)?50米(mi)/秒(miao)(miao)。風(feng)(feng)(feng)速隨著(zhu)遠離赤(chi)道(dao)的(de)距離而增加，大(da)(da)約(yue)在(zai)緯度(du)±20°靜止不動，這(zhe)兒也(ye)(ye)是(shi)對流(liu)層溫度(du)最(zui)低(di)之處(chu)。再往極區移(yi)動，風(feng)(feng)(feng)向(xiang)(xiang)也(ye)(ye)轉成與行星(xing)自轉的(de)方向(xiang)(xiang)一(yi)致(zhi)，風(feng)(feng)(feng)速則持續增加，在(zai)北(bei)緯60°處(chu)達到(dao)(dao)最(zui)大(da)(da)值(zhi)，然后下降至(zhi)極區減弱為(wei)0。在(zai)南(nan)緯40°附近，風(feng)(feng)(feng)速從(cong)150到(dao)(dao)200米(mi)/秒(miao)(miao)，因為(wei)“衣領”蓋過了(le)所有(you)(you)平行的(de)亮云(yun)，無法測量(liang)從(cong)哪兒到(dao)(dao)南(nan)極之間的(de)風(feng)(feng)(feng)速。與北(bei)半(ban)球對照，風(feng)(feng)(feng)速在(zai)緯度(du)+50°達到(dao)(dao)最(zui)大(da)(da)值(zhi)，速度(du)高達240米(mi)/秒(miao)(miao)。
2004年(nian)3月到5月這(zhe)(zhe)一(yi)短暫(zan)期(qi)間，很(hen)多(duo)片大(da)(da)塊亮云(yun)出現(xian)(xian)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層里，這(zhe)(zhe)讓(rang)(rang)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)有(you)著類似海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀。觀察(cha)到229米/秒（824公里/時）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)表(biao)風速，和被稱為“7月4日煙火”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雷雨風暴(bao)。2006年(nian)8月23日，科羅拉多(duo)州博爾德市太空科學(xue)學(xue)院(yuan)和威(wei)斯康(kang)辛大(da)(da)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)員觀察(cha)到天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)表(biao)面有(you)一(yi)個(ge)大(da)(da)黑斑，讓(rang)(rang)天(tian)文(wen)學(xue)家對(dui)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動有(you)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)了(le)(le)(le)解。雖然為何(he)這(zhe)(zhe)突如其來(lai)活(huo)動暴(bao)漲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發生原因仍未被研究(jiu)員所明了(le)(le)(le)，但(dan)是它呈(cheng)(cheng)現(xian)(xian)了(le)(le)(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)極度(du)(du)傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸所帶來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節(jie)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)候變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)。要確(que)認這(zhe)(zhe)種季節(jie)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本質是很(hen)困難(nan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因為對(dui)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層堪用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察(cha)數(shu)據仍少于84年(nian)，也(ye)(ye)就是一(yi)個(ge)完整(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)年(nian)。雖然已經有(you)了(le)(le)(le)一(yi)定數(shu)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)，光度(du)(du)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測已經累積了(le)(le)(le)半(ban)個(ge)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)年(nian)（從1950年(nian)代(dai)起算），在兩個(ge)光譜(pu)帶上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光度(du)(du)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)已經呈(cheng)(cheng)現(xian)(xian)了(le)(le)(le)規律性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)，最(zui)(zui)(zui)大(da)(da)值出現(xian)(xian)于至點，最(zui)(zui)(zui)小值出現(xian)(xian)于晝夜平(ping)分(fen)點。從1960年(nian)開始的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)波觀測，深入對(dui)流(liu)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部，也(ye)(ye)得到相似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)周(zhou)期(qi)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)，最(zui)(zui)(zui)大(da)(da)值也(ye)(ye)在至點。從20世紀70年(nian)代(dai)開始對(dui)平(ping)流(liu)層進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)測量(liang)也(ye)(ye)顯示最(zui)(zui)(zui)大(da)(da)值出現(xian)(xian)于1986年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至日附近。多(duo)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)相信與可(ke)觀察(cha)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何(he)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)相關。
然而，有某些理(li)由相信天(tian)王星(xing)物理(li)性的(de)(de)(de)(de)(de)季節變(bian)(bian)(bian)化(hua)也(ye)(ye)在(zai)(zai)發生(sheng)。當(dang)南(nan)極區域變(bian)(bian)(bian)得(de)明(ming)亮(liang)時(shi)，北極相對的(de)(de)(de)(de)(de)呈現(xian)(xian)黑暗(an)，這(zhe)與上述(shu)概要性的(de)(de)(de)(de)(de)季節變(bian)(bian)(bian)化(hua)模型(xing)是(shi)不符合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)1944年(nian)抵達北半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)至點之前(qian)，天(tian)王星(xing)亮(liang)度急遽(ju)提升，顯示(shi)北極不是(shi)永遠黑暗(an)的(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)個現(xian)(xian)象意味(wei)著(zhu)可(ke)以看(kan)見的(de)(de)(de)(de)(de)極區在(zai)(zai)至日之前(qian)開始變(bian)(bian)(bian)亮(liang)，并且在(zai)(zai)晝夜平分點之后開始變(bian)(bian)(bian)暗(an)。詳(xiang)細的(de)(de)(de)(de)(de)分析可(ke)見光和微波的(de)(de)(de)(de)(de)資料，顯示(shi)亮(liang)度的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)周期在(zai)(zai)至點的(de)(de)(de)(de)(de)附近不是(shi)完(wan)全的(de)(de)(de)(de)(de)對稱，這(zhe)也(ye)(ye)顯示(shi)出在(zai)(zai)子午圈上反照率變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)模式。最后，在(zai)(zai)20世紀(ji)90年(nian)代，在(zai)(zai)天(tian)王星(xing)離開至點的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)期，哈柏太空望(wang)遠鏡和地基的(de)(de)(de)(de)(de)望(wang)遠鏡顯示(shi)南(nan)極冠出現(xian)(xian)可(ke)以察覺的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)暗(an)（南(nan)半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”除外，它依(yi)然明(ming)亮(liang)），同時(shi)，北半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)活動也(ye)(ye)證(zheng)實是(shi)增強(qiang)(qiang)了(le)，例如云層的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成和更強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)風，支持(chi)期望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度增加應該很快就會開始。
天(tian)(tian)王(wang)星(xing)物理變(bian)(bian)(bian)化的(de)(de)(de)機制還不是很清楚，在(zai)接近至點，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)一個半球(qiu)沐浴在(zai)陽光(guang)之下，另一個半球(qiu)則對(dui)(dui)向幽暗的(de)(de)(de)深(shen)空。受(shou)光(guang)半球(qiu)的(de)(de)(de)明亮(liang)曾被認為(wei)是對(dui)(dui)流層(ceng)(ceng)里(li)來(lai)(lai)自(zi)甲(jia)烷(wan)云與(yu)(yu)陰霾層(ceng)(ceng)局部(bu)增厚(hou)的(de)(de)(de)結果。在(zai)緯度-45°的(de)(de)(de)明亮(liang)“衣領”也與(yu)(yu)甲(jia)烷(wan)云有所關聯。在(zai)南半球(qiu)極(ji)區(qu)的(de)(de)(de)其他(ta)變(bian)(bian)(bian)化，也可以用(yong)低層(ceng)(ceng)云的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化來(lai)(lai)解釋(shi)。來(lai)(lai)自(zi)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)微波(bo)發射譜線上(shang)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化，或許是在(zai)對(dui)(dui)流層(ceng)(ceng)深(shen)處的(de)(de)(de)循環變(bian)(bian)(bian)化造成的(de)(de)(de)，因為(wei)厚(hou)實(shi)的(de)(de)(de)極(ji)區(qu)云層(ceng)(ceng)和(he)霧(wu)霾可能會阻礙對(dui)(dui)流。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)春天(tian)(tian)和(he)秋(qiu)天(tian)(tian)的(de)(de)(de)晝夜平分點即將來(lai)(lai)臨，動力學上(shang)的(de)(de)(de)改(gai)變(bian)(bian)(bian)和(he)對(dui)(dui)流可能會再發生。
在1986年，旅行者(zhe)2號(hao)飛掠時，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)南(nan)極幾(ji)乎正對著(zhu)太陽。標(biao)記這個(ge)極是(shi)南(nan)極是(shi)基于國際天(tian)(tian)文(wen)聯合會的(de)(de)定(ding)義(yi)：行星(xing)或(huo)衛(wei)星(xing)的(de)(de)北極，是(shi)指(zhi)向(xiang)(xiang)太陽系不(bu)變平面的(de)(de)上方（不(bu)是(shi)由自轉的(de)(de)方向(xiang)(xiang)來決定(ding)）。但是(shi)，仍然有不(bu)同的(de)(de)協定(ding)被使用著(zhu)：一(yi)個(ge)天(tian)(tian)體依據右手(shou)定(ding)則所定(ding)義(yi)的(de)(de)自轉方向(xiang)(xiang)來決定(ding)北極和南(nan)極。根據后者(zhe)的(de)(de)坐(zuo)標(biao)系，1986年在陽光(guang)下的(de)(de)極則是(shi)北極。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)有一(yi)個暗(an)淡(dan)的(de)(de)行星(xing)環(huan)(huan)系統(tong)，由直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)約十米的(de)(de)黑暗(an)粒狀物組成。這(zhe)是(shi)繼土星(xing)環(huan)(huan)之后，在太陽系內發現的(de)(de)第二個環(huan)(huan)系統(tong)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)環(huan)(huan)包含13個已命(ming)名的(de)(de)小環(huan)(huan)，其中最明亮(liang)的(de)(de)是(shi)ε環(huan)(huan)（Epsilon），其他的(de)(de)環(huan)(huan)都非常黯淡(dan)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)像木星(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)一(yi)樣暗(an)，但又像土星(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)那樣有相(xiang)當大(da)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)環(huan)(huan)被認為(wei)是(shi)相(xiang)當年輕的(de)(de)，在圓環(huan)(huan)周圍的(de)(de)空隙和不透明部分的(de)(de)區別，暗(an)示她(ta)們(men)不是(shi)與天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)同時形成的(de)(de)，環(huan)(huan)中的(de)(de)物質可能來自被高速撞(zhuang)擊或(huo)潮汐力粉碎(sui)的(de)(de)衛星(xing)。而最外面的(de)(de)第5個環(huan)(huan)的(de)(de)成分大(da)部分是(shi)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)為(wei)幾米到幾十米的(de)(de)冰塊。除此之外，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)可能還存在著大(da)量(liang)的(de)(de)窄環(huan)(huan)，寬度僅有50米，單環(huan)(huan)的(de)(de)環(huan)(huan)反射率非常低。
天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)日期是(shi)(shi)1977年3月10日，在(zai)(zai)James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J.Mink使用柯(ke)伊(yi)伯機(ji)載天(tian)(tian)(tian)文臺觀(guan)測(ce)(ce)時。這個發(fa)(fa)現(xian)(xian)是(shi)(shi)很意外的(de)(de)，他(ta)(ta)們原本的(de)(de)計劃是(shi)(shi)觀(guan)測(ce)(ce)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)掩蔽(bi)SAO158687以研究(jiu)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)大(da)氣層。然而，當他(ta)(ta)們分析觀(guan)測(ce)(ce)的(de)(de)資料(liao)時，發(fa)(fa)現(xian)(xian)行(xing)(xing)星(xing)(xing)遮掩的(de)(de)前(qian)后，這顆恒星(xing)(xing)都(dou)曾經(jing)短暫的(de)(de)消失(shi)了五次。他(ta)(ta)們認為(wei)，必須有個環(huan)(huan)(huan)系(xi)統圍(wei)繞(rao)著行(xing)(xing)星(xing)(xing)才能解釋。后來他(ta)(ta)們又偵測(ce)(ce)到四個額外的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)。旅(lv)行(xing)(xing)者2號在(zai)(zai)1986年飛掠過天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)時，直(zhi)接看(kan)見了這些環(huan)(huan)(huan)。旅(lv)行(xing)(xing)者2號也(ye)發(fa)(fa)現(xian)(xian)了兩圈新的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)，使環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)數量增加(jia)到11圈（不包(bao)括2003年發(fa)(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)）。
在(zai)(zai)2005年(nian)12月，哈(ha)勃(bo)太空(kong)望(wang)遠鏡(jing)偵測到(dao)一(yi)(yi)對早先未(wei)曾(ceng)發(fa)現的(de)(de)(de)藍色(se)圓(yuan)環(huan)(huan)。最外(wai)(wai)圍的(de)(de)(de)一(yi)(yi)圈(quan)與(yu)天(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)距離比早先知道(dao)的(de)(de)(de)環(huan)(huan)遠了(le)兩倍，因(yin)此新(xin)發(fa)現的(de)(de)(de)環(huan)(huan)被(bei)稱(cheng)為環(huan)(huan)系統的(de)(de)(de)外(wai)(wai)環(huan)(huan)，使(shi)天(tian)(tian)王(wang)星環(huan)(huan)的(de)(de)(de)數(shu)量增加到(dao)13圈(quan)。哈(ha)柏同時也發(fa)現了(le)兩顆新(xin)的(de)(de)(de)小(xiao)衛(wei)星，其(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)衛(wei)二(er)(er)十六還與(yu)最外(wai)(wai)面的(de)(de)(de)μ環(huan)(huan)共(gong)享軌道(dao)。在(zai)(zai)2006年(nian)4月，凱克(ke)天(tian)(tian)文臺公(gong)布的(de)(de)(de)新(xin)環(huan)(huan)影像中(zhong)，外(wai)(wai)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)圈(quan)是藍色(se)的(de)(de)(de)，另一(yi)(yi)圈(quan)則是紅色(se)的(de)(de)(de)。關(guan)于外(wai)(wai)環(huan)(huan)顏色(se)是藍色(se)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個假說是，它由來(lai)自天(tian)(tian)衛(wei)二(er)(er)十六的(de)(de)(de)細小(xiao)冰微粒組成，因(yin)此能散射足夠多的(de)(de)(de)藍光(guang)。天(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)內環(huan)(huan)看起來(lai)是呈灰色(se)的(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)有(you)27顆已知天(tian)(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)，這(zhe)些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱都(dou)出(chu)自威(wei)廉(lian)·莎士比(bi)亞(ya)和(he)(he)亞(ya)歷山(shan)大(da)·波普(pu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)歌劇中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)人物。五顆主(zhu)要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱是(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三（Tatania）和(he)(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四（Obeon）。天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三和(he)(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四是(shi)威(wei)廉(lian)·赫(he)歇爾在1787年(nian)3月13日發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)第一(yi)顆和(he)(he)第二顆天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)和(he)(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二是(shi)在1851年(nian)被威(wei)廉(lian)·拉塞爾發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。但直到1852年(nian)，威(wei)廉(lian)·赫(he)歇爾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兒(er)子約翰·赫(he)歇爾才為這(zhe)四顆衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)命(ming)名。1948年(nian)，杰拉德(de)·柯伊伯發(fa)現(xian)(xian)第五顆衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五。天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)是(shi)氣態巨星(xing)(xing)(xing)中最少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，五顆主(zhu)要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總質(zhi)量(liang)還(huan)不到海衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半。最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三半徑(jing)只有(you)788.9公(gong)里(li)，還(huan)不到月球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半，但是(shi)比(bi)土星(xing)(xing)(xing)第二大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)土衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五（Rhea）稍大(da)些。這(zhe)些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)照率相對也(ye)較低，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二約為0.2，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)約為0.35（在綠(lv)色光(guang)譜上(shang)）。這(zhe)些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)由冰和(he)(he)巖石組成，大(da)約是(shi)50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰和(he)(he)50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖石，冰也(ye)許包含(han)氨和(he)(he)二氧化碳。
在(zai)較大的(de)(de)(de)(de)衛星(xing)(xing)(xing)中，天(tian)(tian)衛一有(you)著最(zui)年(nian)輕的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)，上(shang)(shang)(shang)面(mian)只有(you)少許的(de)(de)(de)(de)隕(yun)石坑，天(tian)(tian)衛二(er)(er)看起來是最(zui)古(gu)老的(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)衛五擁有(you)深(shen)達20公里的(de)(de)(de)(de)斷層(ceng)峽谷，梯田狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)層(ceng)次和(he)混亂的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，形成令人(ren)混淆的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)年(nian)齡(ling)和(he)特(te)征。天(tian)(tian)衛五過去的(de)(de)(de)(de)地質活動(dong)被認為是在(zai)某段時候當其軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)比當前(qian)更偏心時受到(dao)潮汐加熱的(de)(de)(de)(de)影響，偏心的(de)(de)(de)(de)原因大概(gai)是跟天(tian)(tian)衛二(er)(er)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)共(gong)振(zhen)(zhen)（過去與(yu)當今(jin)3:1比例）的(de)(de)(de)(de)結果。與(yu)地幔上(shang)(shang)(shang)涌并擠(ji)入相關的(de)(de)(de)(de)外(wai)部加工很可(ke)能是天(tian)(tian)衛五上(shang)(shang)(shang)如同(tong)“賽(sai)馬場(chang)”形狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)冕狀(zhuang)(zhuang)物(wu)（詳見金星(xing)(xing)(xing)冕狀(zhuang)(zhuang)物(wu)）的(de)(de)(de)(de)起源。同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)衛一被認為曾經處于(yu)與(yu)天(tian)(tian)衛三4:1軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)共(gong)振(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)位置。旅行者2號探(tan)測器(qi)于(yu)1986年(nian)1月飛掠天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)，在(zai)隨后的(de)(de)(de)(de)照片(pian)研究中，天(tian)(tian)文(wen)學家(jia)發現了天(tian)(tian)衛六(liu)至(zhi)天(tian)(tian)衛十(shi)五以及天(tian)(tian)衛二(er)(er)十(shi)五共(gong)11顆小衛星(xing)(xing)(xing)。后來使用地面(mian)的(de)(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡也(ye)證實了這些衛星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)。
天(tian)王星(xing)的體積約為(wei)地球(qiu)的64倍，其(qi)大(da)(da)氣中包含83%的氫氣，15%的氦(hai)氣，2%的甲(jia)烷(wan)氣體，表面溫度平均為(wei)零(ling)下215℃。2014年(nian)(nian)8月(yue)6日，美國國家航空(kong)航天(tian)局（NASA）和歐洲航天(tian)局（ESA）在夏威夷凱克天(tian)文臺（W.M.Keck Observatory），利用哈勃太空(kong)望遠鏡(jing)成功的觀測并記(ji)錄了一場最大(da)(da)規(gui)模的風(feng)暴。因為(wei)天(tian)王星(xing)具備氣態行星(xing)的特質(zhi)，所以經常爆發風(feng)暴，此前觀測到的一次(ci)最大(da)(da)規(gui)模的風(feng)暴被命名為(wei)Berg。Berg發生在2000年(nian)(nian)，其(qi)引起的巨(ju)大(da)(da)影響一直持(chi)續(xu)到2009年(nian)(nian)才消失殆盡。
1986年1月，美國國家航空航天(tian)(tian)局的(de)旅(lv)行(xing)者2號(hao)拜訪(fang)了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)。這是對天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)僅有(you)的(de)近(jin)距離探測，之后(hou)一直沒有(you)新的(de)探測計劃。旅(lv)行(xing)者2號(hao)在(zai)1977年發射(she)，在(zai)繼續(xu)前往海王(wang)(wang)星(xing)的(de)旅(lv)程之前，旅(lv)行(xing)者2號(hao)在(zai)1月24日最接近(jin)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)，距離近(jin)達81500公里。旅(lv)行(xing)者2號(hao)研(yan)(yan)究了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)大(da)氣(qi)層的(de)結構(gou)和化學組成(cheng)，發現(xian)了(le)(le)10顆新衛星(xing)，還研(yan)(yan)究了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)因(yin)為(wei)自(zi)轉軸傾斜97.77°所造成(cheng)的(de)獨(du)特氣(qi)候，并觀察了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)環系統。它也研(yan)(yan)究了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)磁(ci)場。它對最大(da)的(de)五顆衛星(xing)做了(le)(le)首度的(de)詳細調查(cha)，并研(yan)(yan)究當時(shi)已知的(de)九圈光環，也新發現(xian)了(le)(le)另(ling)外兩道光環。
歲月靜好
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