在(zai)(zai)古(gu)代(dai)人們(men)就(jiu)熟知(zhi)五顆行(xing)星(xing)（水(shui)星(xing)、金(jin)星(xing)、火星(xing)、木星(xing)、土星(xing)），與它(ta)們(men)相(xiang)比，天王(wang)星(xing)的亮度(du)也是(shi)(shi)肉眼可見的。但天王(wang)星(xing)亮度(du)較暗、繞行(xing)速度(du)緩慢(man)，并且(qie)由于(yu)那時(shi)望遠鏡觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)能力不足，被(bei)古(gu)代(dai)的觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)者認定為是(shi)(shi)一顆恒星(xing)。天王(wang)星(xing)在(zai)(zai)被(bei)發(fa)現是(shi)(shi)行(xing)星(xing)之前，已經被(bei)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了(le)很多次，但都把它(ta)當作恒星(xing)看待。最早的紀錄可以追溯至(zhi)(zhi)1690年約翰(han)·佛蘭斯蒂德(de)（John Flamsteed），在(zai)(zai)星(xing)表中(zhong)將其編(bian)為金(jin)牛座34（34 Tauri），并且(qie)至(zhi)(zhi)少觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了(le)6次。法國(guo)天文學家Pierre Charles Le Monnier在(zai)(zai)1750至(zhi)(zhi)1769年也至(zhi)(zhi)少觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了(le)12次，包括一次連續四夜的觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)。
威廉·赫(he)歇爾在(zai)1781年3月13日(ri)(ri)于他(ta)(ta)位(wei)于英(ying)格蘭薩默塞特(te)郡巴斯城(cheng)新國王街19號（現(xian)為(wei)(wei)赫(he)歇爾天文(wen)博(bo)物館）自宅的(de)(de)(de)庭院中(zhong)觀(guan)察(cha)到這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)行(xing)星(xing)(xing)(xing)，但在(zai)1781年4月26日(ri)(ri)最(zui)早的(de)(de)(de)報告中(zhong)他(ta)(ta)稱之(zhi)為(wei)(wei)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇爾用他(ta)(ta)自己設(she)計的(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡“對這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)做了一(yi)(yi)系列(lie)視差的(de)(de)(de)觀(guan)察(cha)”。他(ta)(ta)在(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)學報上的(de)(de)(de)記錄著(zhu)：“在(zai)與金牛座ζ成90°的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)……有(you)一(yi)(yi)個星(xing)(xing)(xing)云(yun)樣的(de)(de)(de)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)或者是(shi)(shi)一(yi)(yi)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)。”在(zai)3月17日(ri)(ri)，他(ta)(ta)注記著(zhu)：“我(wo)(wo)(wo)(wo)找到一(yi)(yi)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)云(yun)狀的(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)，并且由他(ta)(ta)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)變化發現(xian)是(shi)(shi)一(yi)(yi)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)。”當(dang)他(ta)(ta)將發現(xian)提交給皇家學會(hui)時，雖然含蓄的(de)(de)(de)認為(wei)(wei)比(bi)較(jiao)(jiao)像行(xing)星(xing)(xing)(xing)，但仍然聲稱是(shi)(shi)發現(xian)了彗(hui)星(xing)(xing)(xing)：“當(dang)我(wo)(wo)(wo)(wo)首次看到這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)時，我(wo)(wo)(wo)(wo)所使用的(de)(de)(de)光(guang)學倍(bei)(bei)率(lv)是(shi)(shi)227。從(cong)經(jing)驗中(zhong)我(wo)(wo)(wo)(wo)知道，恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑不會(hui)隨光(guang)學倍(bei)(bei)率(lv)成比(bi)例放大(da)，如(ru)行(xing)星(xing)(xing)(xing)那樣；因(yin)此我(wo)(wo)(wo)(wo)將倍(bei)(bei)率(lv)設(she)成460與932，結(jie)果發現(xian)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑隨光(guang)學倍(bei)(bei)率(lv)成比(bi)例放大(da)，如(ru)同它(ta)應該在(zai)它(ta)不是(shi)(shi)顆(ke)(ke)(ke)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)推測下，而我(wo)(wo)(wo)(wo)比(bi)較(jiao)(jiao)過的(de)(de)(de)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑不會(hui)以相同比(bi)率(lv)增加(jia)。更進(jin)一(yi)(yi)步說，被光(guang)學放大(da)的(de)(de)(de)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)已遠(yuan)超過其光(guang)度所允(yun)許，它(ta)看來在(zai)強大(da)倍(bei)(bei)率(lv)下朦(meng)朧且不清楚(chu)，而根(gen)據(ju)我(wo)(wo)(wo)(wo)幾千次觀(guan)測我(wo)(wo)(wo)(wo)知道（在(zai)這(zhe)情況(kuang)下）這(zhe)些恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)會(hui)保留其光(guang)澤(ze)與清晰(xi)。結(jie)果顯示我(wo)(wo)(wo)(wo)所臆測的(de)(de)(de)有(you)充(chong)足根(gen)據(ju)，這(zhe)證(zheng)明是(shi)(shi)我(wo)(wo)(wo)(wo)們最(zui)近觀(guan)察(cha)的(de)(de)(de)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)。”
赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)將他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現通知(zhi)皇(huang)家(jia)(jia)天(tian)(tian)文學家(jia)(jia)內(nei)維爾(er)(er)·馬斯(si)基林（Nevil Maskelyne），4月23日收到信(xin)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬斯(si)基林語無(wu)倫次的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)復說：“我(wo)不知(zhi)該如(ru)何稱呼它(ta)，它(ta)在(zai)(zai)接近圓形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道上(shang)移動(dong)很像(xiang)(xiang)一顆(ke)(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，而彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)在(zai)(zai)很扁(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)橢圓軌(gui)(gui)道上(shang)移動(dong)。我(wo)也沒(mei)有(you)看見(jian)彗(hui)(hui)發(fa)(fa)或彗(hui)(hui)尾。“當赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)繼續謹慎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)以(yi)(yi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)描(miao)述他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新對象，其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文學家(jia)(jia)已(yi)經(jing)開(kai)始做不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)懷疑。芬蘭(lan)-瑞典天(tian)(tian)文學家(jia)(jia)安(an)德斯(si)·約翰(han)·萊克(ke)塞爾(er)(er)（Anders Johan Lexell）估計(ji)它(ta)至太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離是(shi)地球(qiu)至太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)18倍，而沒(mei)有(you)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)曾在(zai)(zai)近日點四倍于地球(qiu)至太(tai)(tai)陽距離之(zhi)(zhi)外被觀測到。柏林天(tian)(tian)文學家(jia)(jia)約翰(han)·波得(de)（Johann Elert Bode）描(miao)述赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現像(xiang)(xiang)是(shi)“在(zai)(zai)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)道之(zhi)(zhi)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓形軌(gui)(gui)道上(shang)移動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)，可以(yi)(yi)被視(shi)為(wei)迄今仍未知(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)像(xiang)(xiang)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)”。波得(de)斷定(ding)這個(ge)以(yi)(yi)圓軌(gui)(gui)道運行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)比(bi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)更像(xiang)(xiang)是(shi)一顆(ke)(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)。這個(ge)天(tian)(tian)體(ti)很快便被接受是(shi)一顆(ke)(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)。在(zai)(zai)1783年，法國科學家(jia)(jia)皮埃爾(er)(er)-西蒙·拉普拉斯(si)（Pierre-Simon Laplace）證實赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)發(fa)(fa)現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)一顆(ke)(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)本人也向英(ying)國皇(huang)家(jia)(jia)學會(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)席約瑟夫·班克(ke)斯(si)（Joseph Banks）承認這個(ge)事(shi)實：“經(jing)由歐洲最杰出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文學家(jia)(jia)觀察，顯示這顆(ke)(ke)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，我(wo)很榮譽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)1781年3月指認出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，是(shi)太(tai)(tai)陽系(xi)內(nei)主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)之(zhi)(zhi)一。”
為此，威廉·赫(he)歇(xie)爾(er)(er)被英(ying)(ying)國(guo)皇家學會授予科普利(li)獎章(zhang)。英(ying)(ying)國(guo)國(guo)王喬治三世依據他的(de)(de)成(cheng)就，給予赫(he)歇(xie)爾(er)(er)每年(nian)(nian)200英(ying)(ying)鎊的(de)(de)年(nian)(nian)薪（相當(dang)于2019年(nian)(nian)的(de)(de)24000英(ying)(ying)鎊），并要(yao)求他移居至溫莎城堡附近(jin)，好讓皇室家族(zu)成(cheng)員有機會使(shi)用他的(de)(de)望遠鏡(jing)觀星。
馬斯基林曾這樣的(de)(de)(de)(de)問赫歇爾(er)：“幫(bang)天(tian)文(wen)(wen)學(xue)(xue)世界一個忙(mang)，為(wei)您的(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)取個名(ming)字，這也完全(quan)是為(wei)了您所愛的(de)(de)(de)(de)，并且也是我(wo)們(men)迫切(qie)期(qi)望(wang)您為(wei)您的(de)(de)(de)(de)發(fa)現所做的(de)(de)(de)(de)。”回應馬基斯林的(de)(de)(de)(de)請求，赫歇爾(er)決定命名(ming)為(wei)“喬治之星(xing)(xing)（Georgium Sidus或Georgian Planet）以紀念他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)新贊助(zhu)人(ren)——喬治三(san)(san)世。他(ta)(ta)在給約(yue)瑟夫·班克斯的(de)(de)(de)(de)信件中(zhong)解釋道：“在古老的(de)(de)(de)(de)神話蠻荒世紀，我(wo)們(men)賦予行(xing)(xing)星(xing)(xing)名(ming)稱墨丘利(li)（Mercury）、維納斯（Venus）、瑪爾(er)斯（Mars）、朱庇特(te)（Jupiter）與薩(sa)圖恩（Saturn）以表彰當時(shi)最具(ju)分量的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)英(ying)雄(xiong)及神祇。在身(shen)處(chu)現今更為(wei)理性(xing)開化的(de)(de)(de)(de)紀元，我(wo)們(men)將(jiang)(jiang)很難如法(fa)泡(pao)制將(jiang)(jiang)新發(fa)現的(de)(de)(de)(de)天(tian)體稱為(wei)朱諾（Juno）、帕拉(la)斯（Pallas）、阿波羅（Apollo）或密涅瓦（Minerva）。如果任(ren)何(he)(he)未來世紀的(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)(wen)學(xue)(xue)家問我(wo)：當這個剛剛找(zhao)到的(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)發(fa)現時(shi)，照(zhao)您的(de)(de)(de)(de)年(nian)表有沒有任(ren)何(he)(he)特(te)別顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)事件首先列(lie)入考慮表揚。我(wo)將(jiang)(jiang)會(hui)很滿意的(de)(de)(de)(de)回答：‘在喬治三(san)(san)世（四海(hai)升平）的(de)(de)(de)(de)統(tong)治下’。“
八(ba)大行(xing)星中僅有(you)天王星的(de)英文(wen)名稱Uranus取(qu)自希(xi)臘(la)神話(hua)而非羅馬神話(hua)。希(xi)臘(la)神話(hua)中的(de)天空之神烏拉諾(nuo)斯(si)（Uranus），是農(nong)神克洛(luo)諾(nuo)斯(si)（Cronus）的(de)父親，眾神之王宙斯(si)（Zeus）的(de)祖(zu)父，這三(san)代主(zhu)神分別相當于(yu)羅馬神話(hua)中的(de)凱路斯(si)（Caelus，未被天體使用），薩(sa)圖恩（Saturn，土星的(de)名稱），朱庇特（Jupiter，木(mu)星的(de)名稱）。
法國天(tian)文(wen)學家杰羅姆·拉(la)蘭德(de)（Jer?me Lalande）曾建議將這顆行(xing)(xing)星稱(cheng)為赫歇爾(er)以尊崇它的(de)(de)(de)發現者。但是，德(de)國天(tian)文(wen)學家約(yue)翰(han)·波得（Johann Elert Bode）贊成用希(xi)臘神(shen)話中的(de)(de)(de)Uranus命(ming)名。波得的(de)(de)(de)觀點是克洛(luo)諾斯(si)是宙(zhou)斯(si)的(de)(de)(de)父(fu)親(qin)（薩圖恩是朱庇特的(de)(de)(de)父(fu)親(qin)），新的(de)(de)(de)行(xing)(xing)星則應該取名為克洛(luo)諾斯(si)的(de)(de)(de)父(fu)親(qin)——烏拉(la)諾斯(si)。Uranus的(de)(de)(de)名稱(cheng)最(zui)早是在赫歇爾(er)過(guo)世(shi)一年之后的(de)(de)(de)1823年才(cai)出現于官方文(wen)件中。喬治(zhi)三世(shi)或“喬治(zhi)之星”的(de)(de)(de)名稱(cheng)在之后仍經常被(bei)使用（只在英國使用），直到1850年，英國航(hang)海星歷局才(cai)換用Uranus的(de)(de)(de)名稱(cheng)。之后，Uranus便成為普遍接受的(de)(de)(de)名字。
天王星的(de)(de)(de)形容詞(ci)（Uranian）被(bei)鈾的(de)(de)(de)發現者Martin Klaproth用(yong)來命名(ming)在(zai)1789年新發現的(de)(de)(de)元素。Uranus的(de)(de)(de)重(zhong)音(yin)在(zai)第(di)一個(ge)音(yin)節(jie)(jie)，因為倒數第(di)二個(ge)音(yin)a是(shi)短音(yin)（ūr?n?s）并且是(shi)開放的(de)(de)(de)音(yin)節(jie)(jie)。這樣的(de)(de)(de)音(yin)節(jie)(jie)在(zai)拉(la)丁文(wen)中從未被(bei)強調過(guo)，因此在(zai)傳統上(shang)名(ming)字的(de)(de)(de)正確(que)發音(yin)是(shi)來自英語的(de)(de)(de)[?j?.r?.n?s]。傳統上(shang)不正確(que)的(de)(de)(de)發音(yin)，重(zhong)音(yin)落在(zai)第(di)二音(yin)節(jie)(jie)并且將a發成長音(yin)是(shi)很普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學(xue)符(fu)(fu)號(hao)是(shi)(shi)?，綜合了火星和太陽符(fu)(fu)號(hao)，因為天(tian)(tian)王(wang)星是(shi)(shi)希(xi)臘神話的(de)(de)天(tian)(tian)空(kong)之(zhi)神，被認為是(shi)(shi)由(you)太陽和火星聯合的(de)(de)力量(liang)所(suo)控制的(de)(de)。天(tian)(tian)王(wang)星在占星學(xue)上的(de)(de)符(fu)(fu)號(hao)?，是(shi)(shi)拉(la)蘭(lan)德(de)在1784年建議的(de)(de)。在給赫歇(xie)(xie)爾(er)的(de)(de)一封(feng)信中(zhong)，拉(la)蘭(lan)德(de)描(miao)述(shu)道“地(di)球符(fu)(fu)號(hao)的(de)(de)上方放置著您姓(xing)氏的(de)(de)首字母”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年，清(qing)代天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家(jia)李善蘭(lan)在翻(fan)譯(yi)約翰·赫歇(xie)(xie)爾(er)所(suo)著的(de)(de)《天(tian)(tian)文(wen)學(xue)綱(gang)要》的(de)(de)譯(yi)著《談天(tian)(tian)》中(zhong)，分別將Uranus與(yu)Neptune意譯(yi)為天(tian)(tian)王(wang)星、海(hai)王(wang)星，此后廣泛在中(zhong)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和越南等(deng)亞洲(zhou)國(guo)家(jia)使用(yong)。
天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)每(mei)84個地球年(nian)(nian)(nian)環(huan)繞太陽公轉一(yi)(yi)周(zhou)，與太陽的(de)(de)(de)(de)(de)平均距離大約30億公里，陽光的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度只有地球的(de)(de)(de)(de)(de)1/400。天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)軌道(dao)(dao)參數在(zai)1783年(nian)(nian)(nian)首度被(bei)拉普拉斯(si)計算出來，但隨著(zhu)時(shi)間，預測和(he)觀測的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)開(kai)始出現(xian)誤(wu)差(cha)。在(zai)1841年(nian)(nian)(nian)，英國天文學家約翰·柯西·亞(ya)當(dang)斯(si)（John Couch Adams）首先(xian)提出誤(wu)差(cha)也許可(ke)以歸結于一(yi)(yi)顆尚未被(bei)看見的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)擾動。在(zai)1845年(nian)(nian)(nian)，法(fa)國天文教師勒維耶（Urbain Le Verrier）開(kai)始獨立的(de)(de)(de)(de)(de)進行天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)軌道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)研究，在(zai)1846年(nian)(nian)(nian)9月23日，德(de)國天文學家約翰·格弗里恩·伽(jia)勒（Johann Gottfried Galle）在(zai)勒維耶預測位置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)附近發現(xian)了一(yi)(yi)顆新行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，稍(shao)后被(bei)命名為海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)內部的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周(zhou)期是(shi)17小時(shi)又14分，但和(he)所(suo)有巨行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)樣，天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)上(shang)部的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)朝自(zi)轉的(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)可(ke)以體驗到非常強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)。實際上(shang)，在(zai)有些緯度，像是(shi)從赤道(dao)(dao)到南(nan)極的(de)(de)(de)(de)(de)2/3緯度上(shang)，可(ke)以看見移(yi)動得非常迅(xun)速的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)，只要14個小時(shi)就(jiu)能完整的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)繞行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)自(zi)轉一(yi)(yi)周(zhou)。
從1995至2006年，天(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)視星等(deng)在(zai)+5.6至+5.9等(deng)之(zhi)間(jian)，勉強(qiang)在(zai)肉(rou)眼可(ke)見的(de)(de)(de)+6.0等(deng)之(zhi)上(shang)，它的(de)(de)(de)角直徑在(zai)3.4至3.7弧秒(miao)；比較土星是16至20弧秒(miao)，木星則是32至45弧秒(miao)。在(zai)沖(chong)的(de)(de)(de)時候，天(tian)(tian)王星可(ke)以用肉(rou)眼在(zai)黑(hei)暗、無光污染的(de)(de)(de)天(tian)(tian)空(kong)直接(jie)看(kan)見，即使在(zai)城市(shi)中(zhong)也能輕易的(de)(de)(de)使用雙筒望(wang)遠(yuan)鏡(jing)看(kan)見。使用物鏡(jing)的(de)(de)(de)口徑在(zai)15至25厘米(mi)的(de)(de)(de)大(da)(da)型業余天(tian)(tian)文(wen)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)，天(tian)(tian)王星將呈現(xian)蒼白(bai)的(de)(de)(de)深藍色盤狀與(yu)明顯的(de)(de)(de)周邊昏暗；口徑25厘米(mi)或更大(da)(da)的(de)(de)(de)，云的(de)(de)(de)型態和一(yi)些大(da)(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星，像是天(tian)(tian)衛(wei)(wei)三(san)和天(tian)(tian)衛(wei)(wei)四，都有可(ke)能看(kan)見。
天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)自(zi)轉軸(zhou)可以說是躺在(zai)(zai)(zai)軌道(dao)(dao)平(ping)(ping)面(mian)上的(de)(de)(de)，傾斜(xie)的(de)(de)(de)角(jiao)度(du)高達97.77°，這(zhe)使得它的(de)(de)(de)季節變化完(wan)全不同于其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)。其(qi)(qi)它行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)自(zi)轉軸(zhou)相對于太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)系的(de)(de)(de)軌道(dao)(dao)平(ping)(ping)面(mian)都(dou)是朝上的(de)(de)(de)，天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)轉動(dong)則像球一(yi)(yi)樣側(ce)(ce)著滾(gun)動(dong)。當天(tian)王星(xing)(xing)在(zai)(zai)(zai)至日(ri)(ri)前后時，一(yi)(yi)個(ge)極(ji)點(dian)會(hui)持(chi)續(xu)的(de)(de)(de)指(zhi)向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)，另一(yi)(yi)個(ge)極(ji)點(dian)則背(bei)向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)。只有(you)在(zai)(zai)(zai)赤(chi)道(dao)(dao)附近狹窄的(de)(de)(de)區(qu)(qu)域(yu)內可以體會(hui)到迅速的(de)(de)(de)日(ri)(ri)夜(ye)(ye)(ye)交(jiao)替，但太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)位置非常(chang)的(de)(de)(de)低，有(you)如在(zai)(zai)(zai)地(di)球的(de)(de)(de)極(ji)區(qu)(qu)；其(qi)(qi)余地(di)區(qu)(qu)則是長(chang)晝(zhou)或(huo)長(chang)夜(ye)(ye)(ye)，沒(mei)有(you)日(ri)(ri)夜(ye)(ye)(ye)交(jiao)替。運行(xing)到軌道(dao)(dao)的(de)(de)(de)另一(yi)(yi)側(ce)(ce)時，換成(cheng)軸(zhou)的(de)(de)(de)另一(yi)(yi)極(ji)指(zhi)向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)；每一(yi)(yi)個(ge)極(ji)都(dou)會(hui)有(you)被太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)持(chi)續(xu)的(de)(de)(de)照射42年的(de)(de)(de)極(ji)晝(zhou)，而在(zai)(zai)(zai)另外42年則處于極(ji)夜(ye)(ye)(ye)。在(zai)(zai)(zai)接近晝(zhou)夜(ye)(ye)(ye)平(ping)(ping)分點(dian)（分點(dian)）時，太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)正對著天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)赤(chi)道(dao)(dao)，天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)日(ri)(ri)夜(ye)(ye)(ye)交(jiao)替會(hui)和其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)相似，在(zai)(zai)(zai)2007年12月7日(ri)(ri)，天(tian)王星(xing)(xing)經過分點(dian)。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要(yao)(yao)是由巖石與(yu)(yu)各種成(cheng)(cheng)分(fen)不同的(de)水冰物質所(suo)組成(cheng)(cheng)，其組成(cheng)(cheng)主(zhu)要(yao)(yao)元素為(wei)氫(qing)（83%），其次為(wei)氦（15%）。在許多(duo)方面(mian)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也是）與(yu)(yu)大部分(fen)都(dou)是氣(qi)(qi)(qi)態氫(qing)組成(cheng)(cheng)的(de)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不同，其性(xing)質比較接(jie)近木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)地(di)核部分(fen)，而沒(mei)有類木(mu)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)包圍在外的(de)巨大液(ye)(ye)態氣(qi)(qi)(qi)體表(biao)面(mian)（主(zhu)要(yao)(yao)是由金(jin)屬(shu)氫(qing)化合物氣(qi)(qi)(qi)體受重力液(ye)(ye)化形成(cheng)(cheng)）。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)并沒(mei)有土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)那樣的(de)巖石內核，它(ta)的(de)金(jin)屬(shu)成(cheng)(cheng)分(fen)是以一種比較平均的(de)狀態分(fen)布在整(zheng)個地(di)殼(ke)之內。直接(jie)以肉眼觀(guan)察，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)表(biao)面(mian)呈現洋藍色(se)，這是因為(wei)它(ta)的(de)甲烷大氣(qi)(qi)(qi)吸收了大部分(fen)的(de)紅色(se)光譜(pu)所(suo)導致。
天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)主要(yao)(yao)是(shi)(shi)由巖石(shi)與各種成分(fen)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)水冰物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)所組成，其組成主要(yao)(yao)元(yuan)素(su)為氫（83%），其次為氦(hai)（15%）。在(zai)許多方(fang)面(mian)(mian)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)（海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)也(ye)是(shi)(shi)）與大(da)部分(fen)都是(shi)(shi)氣態氫組成的(de)(de)木星(xing)(xing)(xing)與土星(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)同(tong)(tong)，其性質(zhi)(zhi)(zhi)比較接近木星(xing)(xing)(xing)與土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)地(di)核部分(fen)，而沒有類木行星(xing)(xing)(xing)包圍(wei)在(zai)外的(de)(de)巨大(da)液(ye)(ye)態氣體(ti)表面(mian)(mian)（主要(yao)(yao)是(shi)(shi)由金屬氫化合物(wu)(wu)氣體(ti)受重力液(ye)(ye)化形成）。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)大(da)約(yue)(yue)(yue)是(shi)(shi)地(di)球的(de)(de)14.5倍(bei)，是(shi)(shi)類木行星(xing)(xing)(xing)中(zhong)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)最小的(de)(de)。它(ta)的(de)(de)密度是(shi)(shi)1.29公(gong)克/厘(li)米3只(zhi)比土星(xing)(xing)(xing)高一些，直徑雖然(ran)與海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)相似（大(da)約(yue)(yue)(yue)是(shi)(shi)地(di)球的(de)(de)4倍(bei)），但質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)較低(di)。這些數值顯示天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)主要(yao)(yao)由各種各樣揮發性物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)，例如水、氨和甲(jia)烷組成。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)內部冰的(de)(de)總(zong)含量(liang)(liang)(liang)(liang)還不(bu)(bu)能精確的(de)(de)知道，根據(ju)選(xuan)擇的(de)(de)模型(xing)不(bu)(bu)同(tong)(tong)有不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)，但是(shi)(shi)總(zong)在(zai)地(di)球質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)9.3至13.5倍(bei)之間。氫和氦(hai)在(zai)全體(ti)中(zhong)只(zhi)占(zhan)很(hen)小的(de)(de)部分(fen)，大(da)約(yue)(yue)(yue)在(zai)0.5至1.5地(di)球質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)。剩余的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)（0.5至3.7地(di)球質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)）才是(shi)(shi)巖石(shi)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)。
天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)模型結(jie)構(gou)包括(kuo)三個層(ceng)面：在中(zhong)(zhong)心是(shi)(shi)(shi)巖(yan)石的(de)(de)(de)(de)核(he)，中(zhong)(zhong)間是(shi)(shi)(shi)冰(bing)的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)幔，最外面是(shi)(shi)(shi)氫/氦組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)外殼。相(xiang)較之下核(he)非常的(de)(de)(de)(de)小(xiao)，只(zhi)(zhi)有(you)0.55地(di)(di)(di)球(qiu)質量，半(ban)徑不(bu)(bu)到(dao)天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)20%；地(di)(di)(di)幔則(ze)是(shi)(shi)(shi)個龐然大物(wu)，質量大約(yue)是(shi)(shi)(shi)地(di)(di)(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)13.4倍；而最外層(ceng)的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)則(ze)相(xiang)對上(shang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)明確的(de)(de)(de)(de)，大約(yue)擴(kuo)展占有(you)剩余(yu)20%的(de)(de)(de)(de)半(ban)徑，但質量大約(yue)只(zhi)(zhi)有(you)地(di)(di)(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)0.5倍。天王(wang)星(xing)核(he)的(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)大約(yue)是(shi)(shi)(shi)9g/cm3，在核(he)和地(di)(di)(di)幔交界處的(de)(de)(de)(de)壓力(li)是(shi)(shi)(shi)800萬巴和大約(yue)5000K的(de)(de)(de)(de)溫度(du)。冰(bing)地(di)(di)(di)幔實際上(shang)并不(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)由(you)一般意(yi)義上(shang)所謂(wei)的(de)(de)(de)(de)冰(bing)組(zu)成(cheng)(cheng)，而是(shi)(shi)(shi)由(you)水、氨(an)和其他(ta)揮發(fa)性(xing)物(wu)質組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)熱且稠密(mi)的(de)(de)(de)(de)流(liu)體。這些(xie)流(liu)體有(you)高導(dao)電性(xing)，有(you)時被稱為水–氨(an)的(de)(de)(de)(de)海(hai)洋。天王(wang)星(xing)和海(hai)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)大塊結(jie)構(gou)與木星(xing)和土星(xing)相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同，冰(bing)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分多于(yu)氣(qi)體，因此有(you)理由(you)將她們(men)分開另成(cheng)(cheng)一類為冰(bing)巨(ju)星(xing)。
上面所(suo)考(kao)(kao)慮(lv)的(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)型或(huo)多或(huo)少都是(shi)標(biao)準的(de)(de)(de)(de)，但是(shi)其他的(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)型也能滿足觀(guan)測(ce)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)。例(li)如，如果(guo)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)和巖(yan)石(shi)混合在地(di)幔中(zhong)，則冰的(de)(de)(de)(de)總量(liang)(liang)就會(hui)減(jian)少，并且(qie)相(xiang)對的(de)(de)(de)(de)巖(yan)石(shi)和氫(qing)的(de)(de)(de)(de)總量(liang)(liang)就會(hui)提(ti)高(gao)；可利用的(de)(de)(de)(de)數據還不足以讓我門確(que)認哪一種模(mo)(mo)型才(cai)是(shi)正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)。天王(wang)星內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)流(liu)體(ti)結構意(yi)味著沒有(you)固體(ti)表(biao)(biao)面，氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)大氣層(ceng)是(shi)逐(zhu)漸(jian)轉變成內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)液體(ti)層(ceng)內(nei)。但是(shi)，為便于扁球體(ti)的(de)(de)(de)(de)轉動，在大氣壓力達到1巴之(zhi)處(chu)被定(ding)義(yi)和考(kao)(kao)慮(lv)為行星的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面時，天王(wang)星赤道半(ban)(ban)徑(jing)和極半(ban)(ban)徑(jing)分(fen)別是(shi)25559±4和24973±20公里。這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面將(jiang)作為這(zhe)(zhe)篇文章中(zhong)高(gao)度(du)的(de)(de)(de)(de)零點(dian)。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)熱(re)(re)看上去(qu)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類木行(xing)星(xing)(xing)為低(di)(di)，在(zai)天(tian)文的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)項(xiang)目中(zhong)(zhong)，它(ta)是(shi)(shi)低(di)(di)熱(re)(re)流量(liang)。仍不(bu)(bu)了解天(tian)王(wang)星(xing)(xing)內(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為何會(hui)如此低(di)(di)，大小和成分與天(tian)王(wang)星(xing)(xing)像是(shi)(shi)雙胞(bao)胎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)王(wang)星(xing)(xing)，放(fang)出至太空中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)是(shi)(shi)得自太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2.61倍；相反(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)幾乎(hu)沒有多(duo)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)被放(fang)出。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)在(zai)遠紅(hong)外(wai)（也就是(shi)(shi)熱(re)(re)輻射）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分釋出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總能(neng)量(liang)是(shi)(shi)大氣層(ceng)吸(xi)收自太陽能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍。事(shi)實上，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)流量(liang)只(zhi)有0.042±0.047w/m2，遠低(di)(di)于地球(qiu)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)流量(liang)0.075w/m2。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)對(dui)流層(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)最(zui)低(di)(di)溫(wen)度(du)紀錄只(zhi)有49K，使(shi)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)成為太陽系溫(wen)度(du)最(zui)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)，比(bi)海(hai)王(wang)星(xing)(xing)還要冷。在(zai)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)被超(chao)重(zhong)質量(liang)天(tian)體(ti)撞擊而造成自轉軸(zhou)極度(du)傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)撞擊假(jia)說中(zhong)(zhong)，也包含(han)了內(nei)(nei)熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流失，因此留給天(tian)王(wang)星(xing)(xing)一個內(nei)(nei)熱(re)(re)被耗盡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)核心溫(wen)度(du)。另(ling)一種假(jia)說認(ren)為在(zai)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)部(bu)上層(ceng)有阻(zu)止(zhi)內(nei)(nei)熱(re)(re)傳達到表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)障礙(ai)層(ceng)存在(zai)，例(li)如，對(dui)流也許僅(jin)發生(sheng)在(zai)一組不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構之間，也許禁止(zhi)熱(re)(re)能(neng)向上傳遞。
根據(ju)旅行(xing)者2號的(de)探測結果，科(ke)學家(jia)推測天(tian)(tian)(tian)王星上可(ke)能(neng)有一(yi)個(ge)深度達10000公里、溫度高(gao)(gao)達6650℃，由水、硅、鎂、含氮分(fen)子(zi)、碳氫化合物(wu)及離子(zi)化物(wu)質組成(cheng)的(de)液態海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)。由于天(tian)(tian)(tian)王星上巨大(da)而沉重的(de)大(da)氣(qi)壓(ya)(ya)力，令(ling)分(fen)子(zi)緊(jin)靠在一(yi)起，使得這(zhe)(zhe)高(gao)(gao)溫海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)未能(neng)沸(fei)騰及蒸(zheng)發。反過(guo)來，正(zheng)由于海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)高(gao)(gao)溫，恰好阻擋了(le)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)的(de)大(da)氣(qi)將海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)壓(ya)(ya)成(cheng)固態。海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)從天(tian)(tian)(tian)王星高(gao)(gao)溫的(de)內核(he)（高(gao)(gao)達6650攝氏(shi)度）一(yi)直延伸到大(da)氣(qi)層的(de)底部，覆(fu)蓋(gai)整個(ge)天(tian)(tian)(tian)王星。必須強(qiang)調的(de)是，這(zhe)(zhe)種海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)與(yu)我們所理解的(de)、地球上的(de)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)完全不(bu)同。也(ye)有觀點認為，天(tian)(tian)(tian)王星上并不(bu)存在這(zhe)(zhe)種海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)。
據2015年英(ying)國《每日郵報》報道，科學(xue)家們在(zai)海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星研究方面取得(de)進展(zhan)，海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星上或覆蓋有大(da)片液(ye)(ye)態(tai)鉆(zhan)石(shi)海(hai)(hai)，海(hai)(hai)面上還(huan)漂(piao)浮著類似(si)于冰山的(de)(de)(de)(de)、體(ti)(ti)積龐(pang)大(da)的(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)體(ti)(ti)鉆(zhan)石(shi)。在(zai)進行(xing)了一(yi)(yi)系列實(shi)驗之(zhi)后(hou)(hou)，科學(xue)家得(de)出上述結論，并認為(wei)(wei)(wei)這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)發現可(ke)能有助于解釋這(zhe)(zhe)兩個(ge)星球(qiu)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)奇怪(guai)特性。在(zai)其中一(yi)(yi)項實(shi)驗中，研究人員把鉆(zhan)石(shi)放在(zai)與海(hai)(hai)王(wang)(wang)星上一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)高壓(ya)(ya)環(huan)境(jing)之(zhi)下，檢測鉆(zhan)石(shi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化。海(hai)(hai)王(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力為(wei)(wei)(wei)地球(qiu)零海(hai)(hai)拔的(de)(de)(de)(de)1100萬倍，溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)5萬攝氏(shi)度(du)(du)。實(shi)驗結果顯示，在(zai)壓(ya)(ya)力提高至零海(hai)(hai)拔1100萬倍時，鉆(zhan)石(shi)變(bian)成液(ye)(ye)態(tai)；之(zhi)后(hou)(hou)再把溫(wen)度(du)(du)提高至5萬攝氏(shi)度(du)(du)后(hou)(hou)，部分液(ye)(ye)態(tai)鉆(zhan)石(shi)會(hui)再次變(bian)成固(gu)(gu)體(ti)(ti)。但奇怪(guai)的(de)(de)(de)(de)是，這(zhe)(zhe)些(xie)固(gu)(gu)態(tai)鉆(zhan)石(shi)會(hui)漂(piao)浮在(zai)液(ye)(ye)態(tai)鉆(zhan)石(shi)之(zhi)上，就像是“鉆(zhan)石(shi)冰山”一(yi)(yi)樣。科學(xue)家們認為(wei)(wei)(wei)，鉆(zhan)石(shi)海(hai)(hai)洋(yang)的(de)(de)(de)(de)說法解釋了海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星磁極(ji)傾(qing)斜之(zhi)謎，這(zhe)(zhe)兩個(ge)星球(qiu)的(de)(de)(de)(de)磁極(ji)偏(pian)離地理極(ji)60度(du)(du)左右。此外(wai)，這(zhe)(zhe)也解釋了為(wei)(wei)(wei)什么(me)海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星10%的(de)(de)(de)(de)表面成分為(wei)(wei)(wei)碳元素(su)。
在(zai)旅(lv)行者(zhe)2號抵達(da)之后，天(tian)王(wang)星的磁層(ceng)從未被測(ce)量過，因此(ci)很自然(ran)的還保持(chi)著神秘。在(zai)1986年(nian)之前，因為(wei)天(tian)王(wang)星的自轉軸(zhou)就躺在(zai)黃道上，天(tian)文學家(jia)盼望能根據太陽風測(ce)量到天(tian)王(wang)星的磁場。
旅行(xing)(xing)(xing)者2號的(de)(de)觀(guan)測顯示天(tian)王星(xing)的(de)(de)磁(ci)場(chang)是(shi)(shi)奇(qi)特的(de)(de)，一是(shi)(shi)他不在行(xing)(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)幾(ji)何中(zhong)心，再者他相對于自轉軸傾斜59°。事實上，磁(ci)極從行(xing)(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)中(zhong)心偏離往(wang)南(nan)極達(da)到行(xing)(xing)(xing)星(xing)半徑的(de)(de)1/3。這異常的(de)(de)幾(ji)何關系(xi)導致(zhi)一個(ge)非(fei)常不對稱(cheng)的(de)(de)磁(ci)層，在南(nan)半球(qiu)的(de)(de)表(biao)面(mian)，磁(ci)場(chang)的(de)(de)強度(du)低于0.1高斯，而(er)在北半球(qiu)的(de)(de)強度(du)高達(da)1.1高斯；在表(biao)面(mian)的(de)(de)平均強度(du)是(shi)(shi)0.23高斯。與地球(qiu)的(de)(de)磁(ci)場(chang)比較，兩極的(de)(de)磁(ci)場(chang)強度(du)大約是(shi)(shi)相等的(de)(de)，并(bing)且“磁(ci)赤道”大致(zhi)上也與物理上的(de)(de)赤道平行(xing)(xing)(xing)，天(tian)王星(xing)的(de)(de)偶極矩是(shi)(shi)地球(qiu)的(de)(de)50倍。
海(hai)王星(xing)(xing)(xing)(xing)也有一(yi)個(ge)相(xiang)似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)偏移和(he)傾(qing)斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場，因此有人認(ren)(ren)為這是冰(bing)巨星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)共同(tong)特點。一(yi)種假(jia)說(shuo)認(ren)(ren)為，不(bu)(bu)同(tong)于類地(di)行星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)氣體(ti)巨星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場是由(you)核心內部引發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)，冰(bing)巨星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場是由(you)相(xiang)對于表面(mian)下某一(yi)深度的(de)(de)(de)(de)(de)運動引起的(de)(de)(de)(de)(de)，例如水–氨的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)洋。盡(jin)管(guan)有這樣奇特的(de)(de)(de)(de)(de)準線，天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)在其他方面(mian)與一(yi)般(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)相(xiang)似(si)：在他的(de)(de)(de)(de)(de)前方，位于23個(ge)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)半徑之處有弓形震波，磁(ci)層(ceng)(ceng)頂在18個(ge)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)半徑處，充分發(fa)展完(wan)整的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)尾和(he)輻射帶。綜(zong)上所論，天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)結構不(bu)(bu)同(tong)于木星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)比較像土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)。天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)尾在天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)方延(yan)伸至太空中遠達數百萬公里(li)，并且(qie)因為行星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)轉被扭(niu)曲而(er)斜(xie)向一(yi)側，像是拔瓶塞的(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)螺旋桿。
天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)包含帶電(dian)(dian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)：質子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)，還有少量(liang)(liang)的(de)(de)(de)H2+離子(zi)(zi)(zi)(zi)，未曾偵測到重(zhong)離子(zi)(zi)(zi)(zi)。許多的(de)(de)(de)這(zhe)些微粒可能來(lai)自(zi)大(da)氣層(ceng)(ceng)熱的(de)(de)(de)暈內(nei)。離子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)分(fen)別可以高達4和(he)1.2百萬(wan)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)伏(fu)特。在(zai)磁(ci)層(ceng)(ceng)內(nei)側(ce)的(de)(de)(de)低(di)能量(liang)(liang)（低(di)于100電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)伏(fu)特）離子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)大(da)約是(shi)2厘米(mi)-3。微粒的(de)(de)(de)分(fen)布受到天王(wang)(wang)(wang)星(xing)衛星(xing)強烈(lie)的(de)(de)(de)影響，在(zai)衛星(xing)經過之后，磁(ci)層(ceng)(ceng)內(nei)會(hui)留(liu)下值得注意的(de)(de)(de)空(kong)隙(xi)。微粒流量(liang)(liang)的(de)(de)(de)強度(du)在(zai)10萬(wan)年的(de)(de)(de)天文(wen)學(xue)時間(jian)尺度(du)下，足以造成(cheng)衛星(xing)表面變暗(an)或(huo)是(shi)太空(kong)風暴。這(zhe)或(huo)許就是(shi)造成(cheng)衛星(xing)表面和(he)環均(jun)勻(yun)一(yi)致暗(an)淡的(de)(de)(de)原(yuan)因。在(zai)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)兩個磁(ci)極附近(jin)，有相對(dui)算是(shi)高度(du)發達的(de)(de)(de)極光(guang)(guang)，在(zai)磁(ci)極的(de)(de)(de)附近(jin)形成(cheng)明亮的(de)(de)(de)弧。但是(shi)，不同于木(mu)星(xing)的(de)(de)(de)是(shi)，天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)極光(guang)(guang)對(dui)增溫層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)平衡似乎是(shi)無足輕(qing)重(zhong)的(de)(de)(de)。
與其它(ta)的(de)(de)氣(qi)體(ti)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，甚(shen)至(zhi)(zhi)是(shi)與相似(si)的(de)(de)海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比較(jiao)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)層是(shi)非(fei)常(chang)平靜(jing)的(de)(de)。當旅行者2號在(zai)1986年飛掠過(guo)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時，總共觀(guan)察到了10個橫(heng)跨過(guo)整個行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)云帶(dai)特(te)征。有(you)人提出解釋認為(wei)(wei)這種特(te)征是(shi)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)內(nei)熱低(di)于(yu)其他巨(ju)大(da)(da)(da)(da)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)結果。在(zai)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)記錄到的(de)(de)最(zui)(zui)低(di)溫(wen)(wen)(wen)度(du)是(shi)49K，比海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷(leng)，使天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)(wei)太陽(yang)系溫(wen)(wen)(wen)度(du)最(zui)(zui)低(di)的(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。雖然(ran)在(zai)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)內(nei)部沒有(you)明確的(de)(de)固體(ti)表(biao)面(mian)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)最(zui)(zui)外(wai)面(mian)的(de)(de)氣(qi)體(ti)包(bao)殼(ke)，也就是(shi)被稱為(wei)(wei)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)層的(de)(de)部分，卻很容易以遙(yao)傳感量。遙(yao)傳感量的(de)(de)能力(li)(li)可(ke)以從(cong)(cong)(cong)1帕之處為(wei)(wei)起(qi)點向(xiang)下深入至(zhi)(zhi)300公(gong)(gong)里，相當于(yu)100帕的(de)(de)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)壓力(li)(li)和(he)320K的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。稀薄的(de)(de)暈從(cong)(cong)(cong)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)壓力(li)(li)1帕的(de)(de)表(biao)面(mian)向(xiang)外(wai)延伸(shen)擴展至(zhi)(zhi)半徑(jing)兩倍之處，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)層可(ke)以分為(wei)(wei)三層：對流層，從(cong)(cong)(cong)高度(du)300至(zhi)(zhi)50公(gong)(gong)里，大(da)(da)(da)(da)氣(qi)壓100帕至(zhi)(zhi)0.1帕；平流層（同溫(wen)(wen)(wen)層），高度(du)50至(zhi)(zhi)4000公(gong)(gong)里，大(da)(da)(da)(da)氣(qi)壓力(li)(li)0.1帕至(zhi)(zhi)10-1?帕；熱層（增(zeng)溫(wen)(wen)(wen)層或暈），從(cong)(cong)(cong)4000公(gong)(gong)里向(xiang)上延伸(shen)至(zhi)(zhi)距離表(biao)面(mian)50,000公(gong)(gong)里處。沒有(you)中(zhong)間(jian)層和(he)散(san)逸(yi)層。
天(tian)王星(xing)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)(fen)和(he)(he)(he)天(tian)王星(xing)整體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)(fen)不(bu)同，主要是(shi)(shi)氫(qing)分(fen)(fen)子(zi)和(he)(he)(he)氦(hai)。氦(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾分(fen)(fen)數(shu)，這(zhe)是(shi)(shi)每摩爾中所含有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氦(hai)原子(zi)數(shu)量(liang)(liang)，是(shi)(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)(zai)對流層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)，相當于(yu)0.26±0.05質量(liang)(liang)百分(fen)(fen)比。這(zhe)個數(shu)值很接近0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原恒(heng)星(xing)質量(liang)(liang)百分(fen)(fen)比。顯(xian)示(shi)在(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨(ju)星(xing)中，氦(hai)在(zai)(zai)(zai)行星(xing)中是(shi)(shi)不(bu)穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)中，含量(liang)(liang)占第三位的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)（CH?）。甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)在(zai)(zai)(zai)可(ke)見和(he)(he)(he)近紅外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸收帶為(wei)天(tian)王星(xing)制造了(le)(le)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍(lan)綠或深藍(lan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色。在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)壓力1.3帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)云頂之下，甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾分(fen)(fen)數(shu)是(shi)(shi)2.3%，這(zhe)個量(liang)(liang)大(da)(da)(da)(da)(da)約是(shi)(shi)太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20至30倍。混(hun)合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比率在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)由于(yu)極(ji)端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫，降低(di)了(le)(le)飽(bao)合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)平并(bing)且(qie)造成多(duo)余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)結(jie)冰。對低(di)揮發性物(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)豐(feng)富度，像是(shi)(shi)氨、水(shui)和(he)(he)(he)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)，在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)深處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)所知有限，但(dan)是(shi)(shi)大(da)(da)(da)(da)(da)概也會高于(yu)太陽(yang)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。除甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)之外(wai)，在(zai)(zai)(zai)天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)中可(ke)以追蹤到各種各樣(yang)微量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)，被認為(wei)是(shi)(shi)太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫外(wai)線輻射導致甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)光解(jie)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。包括乙(yi)(yi)烷(wan)(wan)(wan)（C?H?）、乙(yi)(yi)炔（C?H?）、甲(jia)基(ji)乙(yi)(yi)炔（CH?C?H）、聯乙(yi)(yi)炔（C?HC?H）。光譜也揭露(lu)了(le)(le)水(shui)蒸汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蹤影，一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)(he)(he)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)，但(dan)可(ke)能只是(shi)(shi)來自于(yu)彗星(xing)和(he)(he)(he)其他(ta)外(wai)部天(tian)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)落塵。
對流(liu)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)最低(di)和(he)(he)密度(du)(du)(du)(du)(du)最高的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)，溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)隨著高度(du)(du)(du)(du)(du)增加而降低(di)，溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)從有名無實(shi)的(de)(de)(de)(de)底部(bu)大(da)(da)約320K，300公里，降低(di)至(zhi)53K，高度(du)(du)(du)(du)(du)50公里。在對流(liu)層(ceng)(ceng)頂實(shi)際的(de)(de)(de)(de)最低(di)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)在49至(zhi)57K，依在行星上的(de)(de)(de)(de)高度(du)(du)(du)(du)(du)來決(jue)定。對流(liu)層(ceng)(ceng)頂是(shi)(shi)行星的(de)(de)(de)(de)上升(sheng)暖氣流(liu)輻射遠紅外線(xian)最主要的(de)(de)(de)(de)區域，由(you)此處(chu)測量(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)(shi)59.1±0.3K。對流(liu)層(ceng)(ceng)應該還有高度(du)(du)(du)(du)(du)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)云系結構(gou)，水云被(bei)假設在大(da)(da)氣壓力(li)50至(zhi)100帕(pa)，氨氫(qing)硫化物(wu)云在20至(zhi)40帕(pa)的(de)(de)(de)(de)壓力(li)范圍內，氨或氫(qing)硫化物(wu)云在3和(he)(he)10帕(pa)，最后是(shi)(shi)直接偵測到(dao)的(de)(de)(de)(de)甲烷云在1至(zhi)2帕(pa)。對流(liu)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)內非常(chang)活躍的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)，表現出強風(feng)、亮云和(he)(he)季節性的(de)(de)(de)(de)變化。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)大氣層(ceng)的(de)(de)中層(ceng)是(shi)平(ping)流(liu)層(ceng)，此處的(de)(de)溫度(du)逐(zhu)漸(jian)增加，從對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)頂的(de)(de)53K上(shang)升至增溫層(ceng)底的(de)(de)800至850K。平(ping)流(liu)層(ceng)的(de)(de)加熱來自(zi)甲烷(wan)和(he)(he)其他(ta)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)合(he)物(wu)吸收的(de)(de)太(tai)陽紫外線和(he)(he)紅外線輻射(she)，大氣層(ceng)的(de)(de)這種形式(shi)是(shi)甲烷(wan)的(de)(de)光解(jie)造成(cheng)的(de)(de)。來自(zi)增溫層(ceng)的(de)(de)熱也許也值(zhi)得注意(yi)。碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)合(he)物(wu)相(xiang)對(dui)(dui)來說只是(shi)很窄(zhai)的(de)(de)一(yi)層(ceng)，高(gao)度(du)在(zai)100至280公里，相(xiang)對(dui)(dui)于氣壓是(shi)10微帕(pa)至0.1微帕(pa)，溫度(du)在(zai)75K和(he)(he)170K之間。含量(liang)最多(duo)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)合(he)物(wu)是(shi)乙炔和(he)(he)乙烷(wan)，相(xiang)對(dui)(dui)于氫(qing)的(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)率是(shi)×10?，與甲烷(wan)和(he)(he)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)在(zai)這個高(gao)度(du)上(shang)的(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)率相(xiang)似。更重的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)合(he)物(wu)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和(he)(he)水(shui)蒸氣，在(zai)混(hun)合(he)的(de)(de)比(bi)率上(shang)還要低(di)三個數(shu)量(liang)級。乙烷(wan)和(he)(he)乙炔在(zai)平(ping)流(liu)層(ceng)內溫度(du)和(he)(he)高(gao)度(du)較低(di)處與對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)頂傾向于凝聚而形成(cheng)數(shu)層(ceng)陰霾的(de)(de)云(yun)層(ceng)，那(nei)些也可能被(bei)視為出(chu)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)上(shang)的(de)(de)云(yun)帶(dai)。然而，碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)合(he)物(wu)集中在(zai)在(zai)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)平(ping)流(liu)層(ceng)陰霾之上(shang)的(de)(de)高(gao)度(du)比(bi)其他(ta)類木(mu)行星(xing)(xing)的(de)(de)高(gao)度(du)要低(di)是(shi)值(zhi)得注意(yi)的(de)(de)。
天(tian)王(wang)星大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)最(zui)外(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（增溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)暈），有著均勻一(yi)致(zhi)的(de)溫度(du)(du)，大(da)約在800至(zhi)850K。仍不(bu)了解(jie)是(shi)何種熱源支撐(cheng)著如此的(de)高(gao)溫，雖然低效率的(de)冷卻作用和平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)碳氫(qing)化合物也(ye)能貢獻一(yi)些能源，但即使是(shi)太(tai)陽(yang)的(de)遠(yuan)(yuan)紫外(wai)線(xian)(xian)和超紫外(wai)線(xian)(xian)輻射(she)，或(huo)是(shi)極光活動都不(bu)足(zu)以(yi)提供(gong)所需的(de)能量。除此之(zhi)外(wai)，氫(qing)分(fen)子和增溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與暈擁有大(da)比例(li)的(de)自由氫(qing)原子，她們的(de)低分(fen)子量和高(gao)溫可以(yi)解(jie)釋(shi)為何暈可以(yi)從(cong)行星擴展至(zhi)50000公(gong)里，天(tian)王(wang)星半徑(jing)的(de)倆倍遠(yuan)(yuan)。這個(ge)延(yan)伸的(de)暈是(shi)天(tian)王(wang)星的(de)一(yi)個(ge)獨特的(de)特點。他的(de)作用包括(kuo)阻尼(ni)環繞天(tian)王(wang)星的(de)小(xiao)顆粒(li)，導致(zhi)一(yi)些天(tian)王(wang)星環中(zhong)塵(chen)粒(li)的(de)耗損。天(tian)王(wang)星的(de)增溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對(dui)應著天(tian)王(wang)星的(de)電(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。觀測顯(xian)(xian)示(shi)電(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)占據2000至(zhi)10000公(gong)里的(de)高(gao)度(du)(du)。天(tian)王(wang)星電(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)密(mi)度(du)(du)比土星或(huo)海王(wang)星高(gao)，這可能肇因于(yu)碳氫(qing)化合物在平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)低處的(de)集中(zhong)。電(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)承受(shou)太(tai)陽(yang)紫外(wai)線(xian)(xian)輻射(she)的(de)主要(yao)區域，它的(de)密(mi)度(du)(du)也(ye)依據太(tai)陽(yang)活動而改變(bian)。極光活動不(bu)如木星和土星的(de)明(ming)顯(xian)(xian)和重大(da)。
在(zai)紫外(wai)線與(yu)可見光波段下與(yu)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體巨星(xing)(xing)(xing)(xing)，甚至是與(yu)相(xiang)似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)海王星(xing)(xing)(xing)(xing)比較，天王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)是非常平靜的(de)(de)(de)(de)(de)。當(dang)旅行(xing)(xing)者2號在(zai)1986年飛(fei)掠過天王星(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，總共觀察到了(le)10個橫跨過整個行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)云帶(dai)特征。有人提出解釋認為(wei)這種特征是天王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內熱(re)低于其(qi)他巨大行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)。記錄到天王星(xing)(xing)(xing)(xing)對流層(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)最低溫度是49K，比海王星(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷，使天王星(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)太陽(yang)系溫度最低的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)（原(yuan)來九(jiu)大行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)溫度最低的(de)(de)(de)(de)(de)冥(ming)王星(xing)(xing)(xing)(xing)已(yi)不再是行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)）。
在1986年(nian)，旅行者2號發現可(ke)見的(de)(de)(de)(de)天王星(xing)南(nan)半球(qiu)可(ke)以(yi)被(bei)(bei)細分(fen)成兩個區域(yu)：明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)區和(he)暗(an)淡的(de)(de)(de)(de)赤(chi)道帶(dai)狀區。兩這區的(de)(de)(de)(de)分(fen)界大(da)約在緯(wei)度-45°的(de)(de)(de)(de)附近(jin)。一條跨越(yue)在-45°至(zhi)-50°之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)狹(xia)窄(zhai)帶(dai)狀物是(shi)(shi)在行星(xing)表面上能(neng)夠看見的(de)(de)(de)(de)最亮(liang)的(de)(de)(de)(de)大(da)特征，被(bei)(bei)稱為南(nan)半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)“衣領”。極(ji)(ji)冠和(he)衣領被(bei)(bei)認為是(shi)(shi)甲烷云密(mi)集的(de)(de)(de)(de)區域(yu)，位置在大(da)氣壓力1.3至(zhi)2帕的(de)(de)(de)(de)高度。很不幸的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，旅行者2號抵達時(shi)正(zheng)是(shi)(shi)盛(sheng)夏，而且(qie)觀(guan)察(cha)不到北半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)部分(fen)。不過，從21世(shi)紀(ji)開(kai)始之(zhi)際，北半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)“衣領”和(he)極(ji)(ji)區就(jiu)可(ke)以(yi)被(bei)(bei)哈(ha)勃太空望遠(yuan)鏡和(he)凱克望遠(yuan)鏡觀(guan)測到。結果(guo)，天王星(xing)看起來是(shi)(shi)不對稱的(de)(de)(de)(de)：靠近(jin)南(nan)極(ji)(ji)是(shi)(shi)明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)，從南(nan)半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)“衣領”以(yi)北都是(shi)(shi)一樣的(de)(de)(de)(de)黑暗(an)。天王星(xing)上之(zhi)后可(ke)能(neng)出(chu)現的(de)(de)(de)(de)季節(jie)變(bian)化，將會被(bei)(bei)詳(xiang)細的(de)(de)(de)(de)討(tao)論。天王星(xing)可(ke)以(yi)觀(guan)察(cha)到的(de)(de)(de)(de)緯(wei)度結構和(he)木星(xing)與土(tu)星(xing)是(shi)(shi)不同的(de)(de)(de)(de)，它們展現出(chu)許多條狹(xia)窄(zhai)但色彩豐富的(de)(de)(de)(de)帶(dai)狀結構。
1990年代的(de)(de)(de)高分(fen)辨(bian)(bian)率成像觀(guan)測表(biao)明，亮(liang)云(yun)特征的(de)(de)(de)數(shu)量有(you)(you)著(zhu)(zhu)明顯的(de)(de)(de)增(zeng)長(chang)。它(ta)們(men)多數(shu)都出(chu)現于北半(ban)(ban)(ban)球(qiu)開始成為可(ke)以看(kan)見的(de)(de)(de)區(qu)域。早(zao)期的(de)(de)(de)解釋—認(ren)為是(shi)(shi)亮(liang)云(yun)在行(xing)星(xing)黑暗的(de)(de)(de)部分(fen)比較(jiao)(jiao)(jiao)容易被(bei)分(fen)辨(bian)(bian)出(chu)來，而在南半(ban)(ban)(ban)球(qiu)則被(bei)明亮(liang)的(de)(de)(de)“衣領”掩蓋掉—被(bei)證明是(shi)(shi)錯誤的(de)(de)(de)，實際上(shang)特征數(shu)量已確實顯著(zhu)(zhu)增(zeng)加。不過(guo)，兩個半(ban)(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云(yun)是(shi)(shi)有(you)(you)區(qu)別(bie)的(de)(de)(de)，北半(ban)(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云(yun)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)、較(jiao)(jiao)(jiao)尖銳和較(jiao)(jiao)(jiao)明亮(liang)。它(ta)們(men)看(kan)上(shang)去都躺在較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)高度。亮(liang)云(yun)的(de)(de)(de)生命期有(you)(you)著(zhu)(zhu)極大的(de)(de)(de)差異，一些小(xiao)的(de)(de)(de)只有(you)(you)幾小(xiao)時(shi)，而南半(ban)(ban)(ban)球(qiu)至少有(you)(you)一個從(cong)旅(lv)行(xing)者飛掠過(guo)后仍一直(zhi)存在著(zhu)(zhu)。最近(jin)的(de)(de)(de)觀(guan)察也發現，雖然天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)氣候較(jiao)(jiao)(jiao)為平靜，但天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)亮(liang)云(yun)有(you)(you)許多特性與海王(wang)星(xing)相同。
追蹤這些有特征的(de)(de)(de)亮云，可以測量出(chu)天王星對(dui)流層上方的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)是(shi)如何在(zai)極(ji)區(qu)咆哮(xiao)。在(zai)赤道(dao)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)是(shi)退行(xing)(xing)的(de)(de)(de)，意(yi)味著(zhu)它們吹(chui)的(de)(de)(de)方向(xiang)與自(zi)轉(zhuan)的(de)(de)(de)方向(xiang)相反，它們的(de)(de)(de)速度從(cong)?100至?50米/秒。風(feng)(feng)(feng)速隨(sui)著(zhu)遠離(li)赤道(dao)的(de)(de)(de)距離(li)而增加，大約在(zai)緯(wei)(wei)度±20°靜止不(bu)動，這兒也是(shi)對(dui)流層溫度最(zui)(zui)低之處。再往極(ji)區(qu)移動，風(feng)(feng)(feng)向(xiang)也轉(zhuan)成與行(xing)(xing)星自(zi)轉(zhuan)的(de)(de)(de)方向(xiang)一致，風(feng)(feng)(feng)速則(ze)持續增加，在(zai)北緯(wei)(wei)60°處達到最(zui)(zui)大值(zhi)，然(ran)后下降(jiang)至極(ji)區(qu)減(jian)弱為(wei)0。在(zai)南緯(wei)(wei)40°附近，風(feng)(feng)(feng)速從(cong)150到200米/秒，因為(wei)“衣(yi)領”蓋過了所有平行(xing)(xing)的(de)(de)(de)亮云，無法測量從(cong)哪兒到南極(ji)之間的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)速。與北半球(qiu)對(dui)照(zhao)，風(feng)(feng)(feng)速在(zai)緯(wei)(wei)度+50°達到最(zui)(zui)大值(zhi)，速度高達240米/秒。
2004年(nian)(nian)3月(yue)到(dao)(dao)(dao)5月(yue)這(zhe)一(yi)(yi)短暫期(qi)間，很多片(pian)大(da)(da)(da)塊(kuai)亮云出現天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)里(li)，這(zhe)讓天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)有(you)(you)著類(lei)似海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)般的(de)(de)(de)外觀(guan)。觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)(dao)229米(mi)/秒(miao)（824公(gong)里(li)/時）的(de)(de)(de)破(po)表風速，和被稱為(wei)“7月(yue)4日煙火”的(de)(de)(de)雷雨風暴。2006年(nian)(nian)8月(yue)23日，科羅拉多州博爾德市(shi)太空科學學院和威斯康辛大(da)(da)(da)學的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究員(yuan)觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)(dao)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)表面有(you)(you)一(yi)(yi)個大(da)(da)(da)黑斑，讓天(tian)(tian)(tian)文(wen)學家對天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)的(de)(de)(de)活(huo)動有(you)(you)更多的(de)(de)(de)了(le)解。雖(sui)然為(wei)何這(zhe)突(tu)如其來(lai)活(huo)動暴漲的(de)(de)(de)發生原(yuan)因(yin)仍未被研(yan)(yan)究員(yuan)所明了(le)，但是(shi)它呈現了(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)極度傾斜的(de)(de)(de)自轉軸所帶來(lai)的(de)(de)(de)季(ji)節性(xing)的(de)(de)(de)氣(qi)候變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)。要(yao)確認這(zhe)種季(ji)節變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)本質是(shi)很困難(nan)的(de)(de)(de)，因(yin)為(wei)對天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)堪用(yong)的(de)(de)(de)觀(guan)察(cha)數(shu)據仍少于(yu)(yu)84年(nian)(nian)，也(ye)(ye)就(jiu)是(shi)一(yi)(yi)個完整的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)。雖(sui)然已(yi)經(jing)(jing)有(you)(you)了(le)一(yi)(yi)定數(shu)量(liang)的(de)(de)(de)發現，光度學的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)已(yi)經(jing)(jing)累積了(le)半個天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)（從(cong)1950年(nian)(nian)代(dai)起算），在(zai)兩個光譜帶上的(de)(de)(de)光度變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)已(yi)經(jing)(jing)呈現了(le)規律(lv)性(xing)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，最(zui)(zui)大(da)(da)(da)值(zhi)出現于(yu)(yu)至點，最(zui)(zui)小值(zhi)出現于(yu)(yu)晝夜平分點。從(cong)1960年(nian)(nian)開(kai)始(shi)的(de)(de)(de)微波觀(guan)測(ce)，深(shen)入對流層(ceng)的(de)(de)(de)內部，也(ye)(ye)得到(dao)(dao)(dao)相似的(de)(de)(de)周期(qi)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，最(zui)(zui)大(da)(da)(da)值(zhi)也(ye)(ye)在(zai)至點。從(cong)20世(shi)紀70年(nian)(nian)代(dai)開(kai)始(shi)對平流層(ceng)進行的(de)(de)(de)溫度測(ce)量(liang)也(ye)(ye)顯示最(zui)(zui)大(da)(da)(da)值(zhi)出現于(yu)(yu)1986年(nian)(nian)的(de)(de)(de)至日附近。多數(shu)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)相信與可(ke)觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)幾何變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)相關(guan)。
然(ran)(ran)而，有某些理由(you)相信天(tian)王(wang)星物理性的(de)(de)(de)(de)季(ji)節(jie)變(bian)化也(ye)在(zai)發生。當(dang)南(nan)極(ji)區域(yu)變(bian)得明亮(liang)(liang)時，北極(ji)相對的(de)(de)(de)(de)呈現黑暗，這(zhe)與上述概(gai)要性的(de)(de)(de)(de)季(ji)節(jie)變(bian)化模型是(shi)不符合(he)的(de)(de)(de)(de)。在(zai)1944年抵達北半(ban)(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)至(zhi)點之前，天(tian)王(wang)星亮(liang)(liang)度(du)(du)急遽(ju)提升，顯(xian)示北極(ji)不是(shi)永遠黑暗的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)個現象意味著可(ke)(ke)以看見(jian)的(de)(de)(de)(de)極(ji)區在(zai)至(zhi)日之前開(kai)始(shi)變(bian)亮(liang)(liang)，并(bing)且在(zai)晝夜(ye)平分點之后(hou)開(kai)始(shi)變(bian)暗。詳細的(de)(de)(de)(de)分析(xi)可(ke)(ke)見(jian)光和微波的(de)(de)(de)(de)資料，顯(xian)示亮(liang)(liang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化周期在(zai)至(zhi)點的(de)(de)(de)(de)附近(jin)不是(shi)完全的(de)(de)(de)(de)對稱，這(zhe)也(ye)顯(xian)示出在(zai)子(zi)午圈上反照率變(bian)化的(de)(de)(de)(de)模式。最后(hou)，在(zai)20世紀90年代，在(zai)天(tian)王(wang)星離開(kai)至(zhi)點的(de)(de)(de)(de)時期，哈柏(bo)太空望(wang)遠鏡和地基的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠鏡顯(xian)示南(nan)極(ji)冠出現可(ke)(ke)以察覺的(de)(de)(de)(de)變(bian)暗（南(nan)半(ban)(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)“衣領”除外，它依然(ran)(ran)明亮(liang)(liang)），同時，北半(ban)(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)活動也(ye)證(zheng)實(shi)是(shi)增(zeng)強了，例(li)如云(yun)層的(de)(de)(de)(de)形成和更強的(de)(de)(de)(de)風(feng)，支持期望(wang)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)度(du)(du)增(zeng)加應該很(hen)快就(jiu)會開(kai)始(shi)。
天(tian)(tian)王星(xing)物理變(bian)化的(de)機制還不是(shi)很清楚(chu)，在(zai)(zai)接近至點，天(tian)(tian)王星(xing)的(de)一個半(ban)球沐浴在(zai)(zai)陽(yang)光之下，另(ling)一個半(ban)球則對(dui)(dui)向幽暗的(de)深空。受(shou)光半(ban)球的(de)明亮(liang)曾被認為是(shi)對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)里來(lai)(lai)自(zi)甲烷云與(yu)陰霾層(ceng)局部(bu)增厚的(de)結果。在(zai)(zai)緯度-45°的(de)明亮(liang)“衣領”也(ye)與(yu)甲烷云有所關(guan)聯。在(zai)(zai)南(nan)半(ban)球極區(qu)的(de)其他(ta)變(bian)化，也(ye)可以用低層(ceng)云的(de)變(bian)化來(lai)(lai)解釋。來(lai)(lai)自(zi)天(tian)(tian)王星(xing)微波發(fa)射譜線上的(de)變(bian)化，或(huo)許是(shi)在(zai)(zai)對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)深處的(de)循環變(bian)化造成的(de)，因為厚實的(de)極區(qu)云層(ceng)和霧霾可能會阻礙對(dui)(dui)流(liu)。天(tian)(tian)王星(xing)春天(tian)(tian)和秋天(tian)(tian)的(de)晝夜平分點即將來(lai)(lai)臨，動(dong)力學上的(de)改變(bian)和對(dui)(dui)流(liu)可能會再(zai)發(fa)生。
在1986年，旅行(xing)者(zhe)2號飛掠時(shi)，天王星的(de)(de)(de)南(nan)極(ji)(ji)幾乎正對(dui)著(zhu)太陽。標記這(zhe)個(ge)極(ji)(ji)是(shi)(shi)南(nan)極(ji)(ji)是(shi)(shi)基于國際天文聯合會的(de)(de)(de)定(ding)(ding)義：行(xing)星或衛星的(de)(de)(de)北極(ji)(ji)，是(shi)(shi)指向太陽系(xi)不(bu)變(bian)平面(mian)的(de)(de)(de)上方（不(bu)是(shi)(shi)由自(zi)轉的(de)(de)(de)方向來(lai)決定(ding)(ding)）。但是(shi)(shi)，仍然有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)協定(ding)(ding)被使用(yong)著(zhu)：一個(ge)天體依據(ju)右(you)手(shou)定(ding)(ding)則所定(ding)(ding)義的(de)(de)(de)自(zi)轉方向來(lai)決定(ding)(ding)北極(ji)(ji)和南(nan)極(ji)(ji)。根(gen)據(ju)后者(zhe)的(de)(de)(de)坐標系(xi)，1986年在陽光下的(de)(de)(de)極(ji)(ji)則是(shi)(shi)北極(ji)(ji)。
天王星(xing)(xing)(xing)有一(yi)個暗(an)(an)淡的(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)系(xi)統，由直(zhi)(zhi)徑約十(shi)米(mi)的(de)(de)黑暗(an)(an)粒狀物(wu)組成。這是(shi)繼土星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)之后，在太陽系(xi)內(nei)發(fa)現的(de)(de)第二(er)個環(huan)(huan)(huan)系(xi)統。天王星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)包含13個已命名(ming)的(de)(de)小環(huan)(huan)(huan)，其中最(zui)明亮(liang)的(de)(de)是(shi)ε環(huan)(huan)(huan)（Epsilon），其他的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)都(dou)非常(chang)黯淡。天王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)環(huan)(huan)(huan)像木(mu)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)環(huan)(huan)(huan)一(yi)樣暗(an)(an)，但(dan)又像土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)環(huan)(huan)(huan)那樣有相(xiang)當大(da)的(de)(de)直(zhi)(zhi)徑。天王星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)被(bei)認為是(shi)相(xiang)當年輕的(de)(de)，在圓環(huan)(huan)(huan)周(zhou)圍的(de)(de)空隙和不透明部分的(de)(de)區(qu)別(bie)，暗(an)(an)示她(ta)們不是(shi)與天王星(xing)(xing)(xing)同(tong)時形成的(de)(de)，環(huan)(huan)(huan)中的(de)(de)物(wu)質可能來自被(bei)高速撞擊或潮汐(xi)力粉(fen)碎的(de)(de)衛星(xing)(xing)(xing)。而最(zui)外面的(de)(de)第5個環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)成分大(da)部分是(shi)直(zhi)(zhi)徑為幾米(mi)到幾十(shi)米(mi)的(de)(de)冰塊。除(chu)此之外，天王星(xing)(xing)(xing)可能還存在著大(da)量(liang)的(de)(de)窄環(huan)(huan)(huan)，寬(kuan)度僅有50米(mi)，單環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)反(fan)射(she)率(lv)非常(chang)低。
天王(wang)星(xing)(xing)環(huan)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)日(ri)期是1977年3月10日(ri)，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J.Mink使用柯(ke)伊伯機載天文(wen)臺(tai)觀測(ce)時。這(zhe)個發(fa)(fa)現(xian)是很意外(wai)的(de)(de)(de)(de)，他(ta)(ta)(ta)們原(yuan)本的(de)(de)(de)(de)計劃(hua)是觀測(ce)天王(wang)星(xing)(xing)掩蔽(bi)SAO158687以研究天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大氣層(ceng)。然而，當他(ta)(ta)(ta)們分析觀測(ce)的(de)(de)(de)(de)資料時，發(fa)(fa)現(xian)行(xing)星(xing)(xing)遮掩的(de)(de)(de)(de)前后，這(zhe)顆恒星(xing)(xing)都曾經(jing)短暫(zan)的(de)(de)(de)(de)消(xiao)失了五次。他(ta)(ta)(ta)們認(ren)為，必(bi)須(xu)有個環(huan)系(xi)統圍(wei)繞著行(xing)星(xing)(xing)才(cai)能(neng)解釋(shi)。后來他(ta)(ta)(ta)們又(you)偵測(ce)到(dao)四(si)個額(e)外(wai)的(de)(de)(de)(de)環(huan)。旅行(xing)者2號在1986年飛掠過天王(wang)星(xing)(xing)時，直接看(kan)見(jian)了這(zhe)些環(huan)。旅行(xing)者2號也發(fa)(fa)現(xian)了兩圈新的(de)(de)(de)(de)光環(huan)，使環(huan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量增加到(dao)11圈（不包括2003年發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)）。
在2005年(nian)12月，哈(ha)勃太空望遠(yuan)鏡偵測(ce)到一對早先(xian)未曾發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍色(se)(se)(se)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)。最(zui)外(wai)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一圈與天(tian)(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)比(bi)早先(xian)知(zhi)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)遠(yuan)了兩(liang)(liang)倍(bei)，因此新發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)被稱為環(huan)(huan)(huan)(huan)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)環(huan)(huan)(huan)(huan)，使天(tian)(tian)(tian)王星環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量增加到13圈。哈(ha)柏同時也發現了兩(liang)(liang)顆新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)衛星，其中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)衛二十六還與最(zui)外(wai)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)μ環(huan)(huan)(huan)(huan)共享軌(gui)道(dao)。在2006年(nian)4月，凱克天(tian)(tian)(tian)文臺公(gong)布(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新環(huan)(huan)(huan)(huan)影(ying)像中，外(wai)環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一圈是(shi)藍色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，另一圈則是(shi)紅色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。關(guan)于外(wai)環(huan)(huan)(huan)(huan)顏色(se)(se)(se)是(shi)藍色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)假說是(shi)，它由來(lai)自(zi)天(tian)(tian)(tian)衛二十六的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)細小(xiao)(xiao)冰微粒組成，因此能散射足夠多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍光。天(tian)(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內環(huan)(huan)(huan)(huan)看起來(lai)是(shi)呈灰(hui)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)有27顆(ke)(ke)已知天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)，這(zhe)些(xie)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱(cheng)都出自威廉(lian)·莎士比(bi)亞(ya)和(he)亞(ya)歷(li)山大·波普的(de)(de)(de)(de)歌劇(ju)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)人(ren)物。五(wu)顆(ke)(ke)主要衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱(cheng)是(shi)(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)五(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)二（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)三(san)（Tatania）和(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)四(si)（Obeon）。天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)三(san)和(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)四(si)是(shi)(shi)威廉(lian)·赫(he)歇爾(er)(er)在(zai)1787年(nian)3月13日發現的(de)(de)(de)(de)第(di)(di)一(yi)顆(ke)(ke)和(he)第(di)(di)二顆(ke)(ke)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)，天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)和(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)二是(shi)(shi)在(zai)1851年(nian)被威廉(lian)·拉塞爾(er)(er)發現的(de)(de)(de)(de)。但直到(dao)1852年(nian)，威廉(lian)·赫(he)歇爾(er)(er)的(de)(de)(de)(de)兒(er)子(zi)約翰·赫(he)歇爾(er)(er)才為這(zhe)四(si)顆(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)命(ming)名(ming)(ming)。1948年(nian)，杰拉德·柯伊伯發現第(di)(di)五(wu)顆(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)五(wu)。天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)系統的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)是(shi)(shi)氣(qi)態巨星(xing)(xing)中(zhong)最少的(de)(de)(de)(de)，五(wu)顆(ke)(ke)主要衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)總質(zhi)量(liang)還不到(dao)海衛(wei)(wei)(wei)一(yi)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban)。最大的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)三(san)半(ban)徑只有788.9公(gong)里，還不到(dao)月球的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban)，但是(shi)(shi)比(bi)土(tu)(tu)星(xing)(xing)第(di)(di)二大的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)土(tu)(tu)衛(wei)(wei)(wei)五(wu)（Rhea）稍大些(xie)。這(zhe)些(xie)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)反照率相對也(ye)(ye)較(jiao)低，天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)二約為0.2，天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)約為0.35（在(zai)綠色光譜上）。這(zhe)些(xie)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)由冰和(he)巖石(shi)組(zu)成，大約是(shi)(shi)50%的(de)(de)(de)(de)冰和(he)50%的(de)(de)(de)(de)巖石(shi)，冰也(ye)(ye)許包含氨和(he)二氧(yang)化碳。
在(zai)(zai)較大(da)的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)中，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)有著最(zui)年(nian)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面，上面只有少(shao)許的(de)(de)(de)(de)隕石坑(keng)，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二看起來是最(zui)古老的(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)(wu)擁有深(shen)達20公里的(de)(de)(de)(de)斷層峽(xia)谷，梯田(tian)狀的(de)(de)(de)(de)層次和(he)混(hun)亂的(de)(de)(de)(de)變化，形成令人混(hun)淆的(de)(de)(de)(de)表(biao)面年(nian)齡和(he)特(te)征。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)(wu)過(guo)去的(de)(de)(de)(de)地質活動被(bei)認為是在(zai)(zai)某段(duan)時(shi)候當(dang)其軌道比當(dang)前更偏(pian)心(xin)時(shi)受到潮汐加(jia)熱的(de)(de)(de)(de)影響，偏(pian)心(xin)的(de)(de)(de)(de)原因大(da)概是跟天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二軌道共振（過(guo)去與當(dang)今(jin)3:1比例）的(de)(de)(de)(de)結果。與地幔(man)上涌并(bing)擠入相關的(de)(de)(de)(de)外(wai)部加(jia)工(gong)很(hen)可能是天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)(wu)上如同“賽馬(ma)場”形狀的(de)(de)(de)(de)冕(mian)狀物(wu)（詳見金星(xing)冕(mian)狀物(wu)）的(de)(de)(de)(de)起源(yuan)。同樣的(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)被(bei)認為曾經處于(yu)與天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)三4:1軌道共振的(de)(de)(de)(de)位(wei)置。旅行者2號(hao)探測器(qi)于(yu)1986年(nian)1月飛掠(lve)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)，在(zai)(zai)隨(sui)后的(de)(de)(de)(de)照片研究中，天(tian)(tian)(tian)文學家發(fa)現了天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)六至天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)十五(wu)(wu)(wu)以及天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二十五(wu)(wu)(wu)共11顆小衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)。后來使用(yong)地面的(de)(de)(de)(de)望遠鏡也證實了這(zhe)些衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。
天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)體(ti)積約為(wei)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)64倍，其大(da)(da)氣(qi)中(zhong)包含83%的(de)(de)(de)氫氣(qi)，15%的(de)(de)(de)氦(hai)氣(qi)，2%的(de)(de)(de)甲烷氣(qi)體(ti)，表面溫度平均為(wei)零下215℃。2014年8月6日，美國(guo)國(guo)家航(hang)空(kong)航(hang)天局（NASA）和歐(ou)洲航(hang)天局（ESA）在夏(xia)威夷凱克天文臺（W.M.Keck Observatory），利用哈(ha)勃太空(kong)望遠鏡成功(gong)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)并(bing)記錄(lu)了一(yi)(yi)場最大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)的(de)(de)(de)風暴(bao)。因為(wei)天王星(xing)(xing)具備(bei)氣(qi)態(tai)行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)特質(zhi)，所以(yi)經常爆發(fa)風暴(bao)，此前觀(guan)測(ce)(ce)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)次最大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)的(de)(de)(de)風暴(bao)被(bei)命(ming)名(ming)為(wei)Berg。Berg發(fa)生在2000年，其引起的(de)(de)(de)巨大(da)(da)影(ying)響一(yi)(yi)直持續到(dao)(dao)2009年才(cai)消失殆盡。
1986年1月，美國國家航空航天(tian)局(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)旅行者(zhe)2號(hao)拜訪了(le)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)。這是對(dui)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)僅有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)近(jin)距(ju)離(li)探(tan)測，之后(hou)一直沒有(you)(you)新的(de)(de)(de)(de)(de)探(tan)測計劃。旅行者(zhe)2號(hao)在(zai)1977年發射，在(zai)繼續前往海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)旅程之前，旅行者(zhe)2號(hao)在(zai)1月24日最(zui)接(jie)近(jin)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)，距(ju)離(li)近(jin)達(da)81500公里。旅行者(zhe)2號(hao)研究(jiu)(jiu)了(le)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)氣層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)結構和化學組成，發現了(le)10顆新衛(wei)星(xing)(xing)(xing)，還研究(jiu)(jiu)了(le)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)因為自轉軸傾斜97.77°所造成的(de)(de)(de)(de)(de)獨(du)特氣候，并觀察了(le)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)環系統。它也研究(jiu)(jiu)了(le)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁場。它對(dui)最(zui)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)五顆衛(wei)星(xing)(xing)(xing)做了(le)首度的(de)(de)(de)(de)(de)詳細調(diao)查，并研究(jiu)(jiu)當時(shi)已知的(de)(de)(de)(de)(de)九圈光環，也新發現了(le)另外兩道光環。
歲月(yue)靜好
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