在(zai)古(gu)代(dai)(dai)人們(men)就熟知五顆(ke)行星（水星、金(jin)星、火(huo)星、木星、土(tu)星），與它們(men)相(xiang)比，天王(wang)星的(de)亮度也(ye)(ye)是肉眼可(ke)(ke)見的(de)。但天王(wang)星亮度較暗、繞行速度緩慢，并且由于那時(shi)望遠(yuan)鏡觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)能力不足，被(bei)(bei)古(gu)代(dai)(dai)的(de)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)者認(ren)定為(wei)是一(yi)顆(ke)恒星。天王(wang)星在(zai)被(bei)(bei)發(fa)現是行星之前，已經被(bei)(bei)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了很(hen)多次，但都把它當作恒星看待。最早的(de)紀(ji)錄可(ke)(ke)以追(zhui)溯至(zhi)1690年約翰·佛(fo)蘭(lan)斯蒂德（John Flamsteed），在(zai)星表中將其(qi)編為(wei)金(jin)牛座(zuo)34（34 Tauri），并且至(zhi)少觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了6次。法國天文學(xue)家Pierre Charles Le Monnier在(zai)1750至(zhi)1769年也(ye)(ye)至(zhi)少觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了12次，包(bao)括(kuo)一(yi)次連續四夜的(de)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)。
威廉·赫(he)歇(xie)爾(er)在(zai)(zai)1781年3月(yue)(yue)13日(ri)于(yu)他(ta)(ta)位于(yu)英格蘭(lan)薩默塞特郡巴(ba)斯城新國王街19號（現(xian)(xian)為赫(he)歇(xie)爾(er)天文博物館）自宅的(de)(de)(de)(de)庭院中(zhong)觀察到這(zhe)顆(ke)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，但在(zai)(zai)1781年4月(yue)(yue)26日(ri)最早(zao)的(de)(de)(de)(de)報告中(zhong)他(ta)(ta)稱之為彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇(xie)爾(er)用他(ta)(ta)自己設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡“對這(zhe)顆(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)做了一(yi)(yi)(yi)(yi)系列視差的(de)(de)(de)(de)觀察”。他(ta)(ta)在(zai)(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)學(xue)(xue)(xue)報上(shang)的(de)(de)(de)(de)記錄著(zhu)：“在(zai)(zai)與金牛座ζ成(cheng)90°的(de)(de)(de)(de)位置……有一(yi)(yi)(yi)(yi)個星(xing)(xing)(xing)(xing)云樣(yang)的(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)或者(zhe)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”在(zai)(zai)3月(yue)(yue)17日(ri)，他(ta)(ta)注記著(zhu)：“我(wo)(wo)找到一(yi)(yi)(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)(xing)云狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)，并且(qie)由他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)位置變化發現(xian)(xian)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”當他(ta)(ta)將(jiang)發現(xian)(xian)提(ti)交給皇家學(xue)(xue)(xue)會(hui)時(shi)，雖然含蓄(xu)的(de)(de)(de)(de)認(ren)為比較(jiao)像行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，但仍然聲稱是(shi)(shi)發現(xian)(xian)了彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)：“當我(wo)(wo)首次看到這(zhe)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，我(wo)(wo)所(suo)使用的(de)(de)(de)(de)光學(xue)(xue)(xue)倍率(lv)(lv)是(shi)(shi)227。從經驗中(zhong)我(wo)(wo)知道，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)不(bu)會(hui)隨(sui)光學(xue)(xue)(xue)倍率(lv)(lv)成(cheng)比例放(fang)大(da)(da)(da)，如行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)那樣(yang)；因此(ci)我(wo)(wo)將(jiang)倍率(lv)(lv)設(she)成(cheng)460與932，結(jie)果發現(xian)(xian)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)隨(sui)光學(xue)(xue)(xue)倍率(lv)(lv)成(cheng)比例放(fang)大(da)(da)(da)，如同(tong)它(ta)(ta)應(ying)該在(zai)(zai)它(ta)(ta)不(bu)是(shi)(shi)顆(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)推測下(xia)，而(er)我(wo)(wo)比較(jiao)過的(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)不(bu)會(hui)以(yi)相同(tong)比率(lv)(lv)增加。更(geng)進一(yi)(yi)(yi)(yi)步說，被光學(xue)(xue)(xue)放(fang)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)已遠(yuan)超過其光度(du)所(suo)允(yun)許，它(ta)(ta)看來在(zai)(zai)強大(da)(da)(da)倍率(lv)(lv)下(xia)朦朧(long)且(qie)不(bu)清(qing)楚，而(er)根(gen)據(ju)我(wo)(wo)幾(ji)千次觀測我(wo)(wo)知道（在(zai)(zai)這(zhe)情(qing)況下(xia)）這(zhe)些(xie)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)會(hui)保留其光澤與清(qing)晰。結(jie)果顯示(shi)我(wo)(wo)所(suo)臆(yi)測的(de)(de)(de)(de)有充足根(gen)據(ju)，這(zhe)證明是(shi)(shi)我(wo)(wo)們最近觀察的(de)(de)(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”
赫歇爾將(jiang)他(ta)的(de)(de)(de)(de)發現通知皇(huang)家(jia)(jia)天(tian)文(wen)(wen)學家(jia)(jia)內維爾·馬(ma)斯(si)基林(lin)（Nevil Maskelyne），4月23日收(shou)到(dao)信件的(de)(de)(de)(de)馬(ma)斯(si)基林(lin)語無倫次的(de)(de)(de)(de)回復說：“我(wo)不知該(gai)如何稱(cheng)呼它，它在(zai)(zai)接(jie)近圓(yuan)形(xing)的(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)上(shang)移(yi)動(dong)(dong)很(hen)(hen)像一(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)，而彗星(xing)(xing)是(shi)在(zai)(zai)很(hen)(hen)扁的(de)(de)(de)(de)橢圓(yuan)軌(gui)(gui)道(dao)上(shang)移(yi)動(dong)(dong)。我(wo)也(ye)沒(mei)有看(kan)見彗發或彗尾(wei)。“當赫歇爾繼續謹慎(shen)的(de)(de)(de)(de)以(yi)(yi)彗星(xing)(xing)描述(shu)他(ta)的(de)(de)(de)(de)新對象，其他(ta)的(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)(wen)學家(jia)(jia)已(yi)經開始做不同的(de)(de)(de)(de)懷疑。芬蘭-瑞典天(tian)文(wen)(wen)學家(jia)(jia)安(an)德斯(si)·約(yue)翰·萊(lai)克塞爾（Anders Johan Lexell）估(gu)計它至(zhi)太陽的(de)(de)(de)(de)距離是(shi)地(di)球至(zhi)太陽的(de)(de)(de)(de)18倍，而沒(mei)有彗星(xing)(xing)曾(ceng)在(zai)(zai)近日點四倍于(yu)地(di)球至(zhi)太陽距離之(zhi)(zhi)外被(bei)(bei)觀測到(dao)。柏(bo)林(lin)天(tian)文(wen)(wen)學家(jia)(jia)約(yue)翰·波得(de)（Johann Elert Bode）描述(shu)赫歇爾的(de)(de)(de)(de)發現像是(shi)“在(zai)(zai)土星(xing)(xing)軌(gui)(gui)道(dao)之(zhi)(zhi)外的(de)(de)(de)(de)圓(yuan)形(xing)軌(gui)(gui)道(dao)上(shang)移(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)，可以(yi)(yi)被(bei)(bei)視為迄今仍未知的(de)(de)(de)(de)像行(xing)(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)體”。波得(de)斷定這個(ge)以(yi)(yi)圓(yuan)軌(gui)(gui)道(dao)運行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)體比彗星(xing)(xing)更像是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。這個(ge)天(tian)體很(hen)(hen)快便(bian)被(bei)(bei)接(jie)受是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。在(zai)(zai)1783年，法國(guo)科學家(jia)(jia)皮(pi)埃爾-西蒙·拉普拉斯(si)（Pierre-Simon Laplace）證實赫歇爾發現的(de)(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。赫歇爾本(ben)人也(ye)向英國(guo)皇(huang)家(jia)(jia)學會的(de)(de)(de)(de)主(zhu)席約(yue)瑟夫·班克斯(si)（Joseph Banks）承(cheng)認這個(ge)事實：“經由歐洲最(zui)杰出的(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)(wen)學家(jia)(jia)觀察(cha)，顯示(shi)這顆(ke)新的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)星(xing)(xing)，我(wo)很(hen)(hen)榮譽的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)1781年3月指認出的(de)(de)(de)(de)，是(shi)太陽系內主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)之(zhi)(zhi)一(yi)(yi)。”
為此，威廉·赫歇爾被(bei)英(ying)國皇家學會授予科(ke)普利獎章(zhang)。英(ying)國國王喬治三(san)世(shi)依據他的(de)成就(jiu)，給予赫歇爾每年200英(ying)鎊的(de)年薪(xin)（相當于2019年的(de)24000英(ying)鎊），并要(yao)求他移居至溫莎(sha)城堡附近(jin)，好讓皇室家族成員有機會使用他的(de)望遠鏡觀星。
馬斯基(ji)林曾這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)赫歇爾(er)：“幫天(tian)文學(xue)世(shi)界一個忙，為您(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)取個名字，這(zhe)也完(wan)全是(shi)為了您(nin)所愛的(de)(de)(de)(de)(de)，并且也是(shi)我們迫(po)切(qie)期望您(nin)為您(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)所做的(de)(de)(de)(de)(de)。”回(hui)(hui)應馬基(ji)斯林的(de)(de)(de)(de)(de)請求，赫歇爾(er)決定命(ming)名為“喬(qiao)治之星(xing)(xing)（Georgium Sidus或Georgian Planet）以(yi)紀念(nian)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)新贊助(zhu)人——喬(qiao)治三世(shi)。他(ta)在給約(yue)瑟夫·班克斯的(de)(de)(de)(de)(de)信件中解釋道：“在古老的(de)(de)(de)(de)(de)神話蠻荒世(shi)紀，我們賦予行星(xing)(xing)名稱(cheng)墨丘利（Mercury）、維(wei)納斯（Venus）、瑪爾(er)斯（Mars）、朱(zhu)庇特（Jupiter）與薩(sa)圖恩（Saturn）以(yi)表(biao)彰(zhang)當(dang)時(shi)最具分量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)英雄(xiong)及神祇。在身處現(xian)今更(geng)為理(li)性(xing)開化的(de)(de)(de)(de)(de)紀元(yuan)，我們將(jiang)很難如(ru)法泡制將(jiang)新發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)體稱(cheng)為朱(zhu)諾（Juno）、帕(pa)拉(la)斯（Pallas）、阿波羅（Apollo）或密(mi)涅瓦（Minerva）。如(ru)果任何(he)未來世(shi)紀的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文學(xue)家問(wen)我：當(dang)這(zhe)個剛剛找到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)發(fa)現(xian)時(shi)，照(zhao)您(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)年表(biao)有沒有任何(he)特別顯著的(de)(de)(de)(de)(de)事(shi)件首先列入(ru)考慮表(biao)揚。我將(jiang)會很滿意的(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)(hui)答(da)：‘在喬(qiao)治三世(shi)（四海升平(ping)）的(de)(de)(de)(de)(de)統治下’。“
八大行星(xing)中僅有天(tian)王星(xing)的英文名稱(cheng)Uranus取自希(xi)(xi)臘神(shen)話而(er)非羅馬神(shen)話。希(xi)(xi)臘神(shen)話中的天(tian)空之神(shen)烏拉諾斯(si)(si)(si)（Uranus），是農神(shen)克洛諾斯(si)(si)(si)（Cronus）的父親，眾(zhong)神(shen)之王宙斯(si)(si)(si)（Zeus）的祖父，這三代主(zhu)神(shen)分別(bie)相當于羅馬神(shen)話中的凱路斯(si)(si)(si)（Caelus，未被天(tian)體(ti)使用），薩圖恩(en)（Saturn，土星(xing)的名稱(cheng)），朱庇特（Jupiter，木星(xing)的名稱(cheng)）。
法(fa)國(guo)(guo)天文學(xue)家杰(jie)羅姆·拉蘭德（Jer?me Lalande）曾建議將這顆(ke)行(xing)星(xing)稱為赫歇爾以尊崇(chong)它(ta)的發現(xian)者。但是(shi)，德國(guo)(guo)天文學(xue)家約(yue)翰·波得（Johann Elert Bode）贊成用希臘神話中(zhong)的Uranus命(ming)名。波得的觀點是(shi)克洛諾(nuo)斯(si)是(shi)宙斯(si)的父親（薩圖恩(en)是(shi)朱庇特的父親），新(xin)的行(xing)星(xing)則應該取名為克洛諾(nuo)斯(si)的父親——烏拉諾(nuo)斯(si)。Uranus的名稱最(zui)早是(shi)在(zai)赫歇爾過世(shi)一年之(zhi)后(hou)的1823年才出現(xian)于(yu)官方文件中(zhong)。喬治(zhi)三世(shi)或“喬治(zhi)之(zhi)星(xing)”的名稱在(zai)之(zhi)后(hou)仍經常被使用（只在(zai)英國(guo)(guo)使用），直到1850年，英國(guo)(guo)航海(hai)星(xing)歷局(ju)才換用Uranus的名稱。之(zhi)后(hou)，Uranus便成為普(pu)遍接(jie)受的名字。
天王星的(de)形容詞（Uranian）被鈾的(de)發現(xian)者Martin Klaproth用來(lai)(lai)命名在(zai)1789年新(xin)發現(xian)的(de)元素。Uranus的(de)重音(yin)在(zai)第一個(ge)音(yin)節，因(yin)為(wei)倒數第二(er)個(ge)音(yin)a是(shi)(shi)短(duan)音(yin)（ūr?n?s）并(bing)且(qie)是(shi)(shi)開放(fang)的(de)音(yin)節。這樣的(de)音(yin)節在(zai)拉丁文中從未被強調過，因(yin)此在(zai)傳統上(shang)(shang)名字(zi)的(de)正確發音(yin)是(shi)(shi)來(lai)(lai)自英語的(de)[?j?.r?.n?s]。傳統上(shang)(shang)不(bu)正確的(de)發音(yin)，重音(yin)落在(zai)第二(er)音(yin)節并(bing)且(qie)將(jiang)a發成長(chang)音(yin)是(shi)(shi)很普通的(de)。
天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)天文學(xue)符號(hao)是(shi)?，綜合了火星(xing)(xing)(xing)和(he)太陽符號(hao)，因為天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)是(shi)希臘神話(hua)的(de)(de)(de)天空之神，被(bei)認為是(shi)由太陽和(he)火星(xing)(xing)(xing)聯合的(de)(de)(de)力量(liang)所控制的(de)(de)(de)。天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)在(zai)占星(xing)(xing)(xing)學(xue)上的(de)(de)(de)符號(hao)?，是(shi)拉蘭德(de)在(zai)1784年建議的(de)(de)(de)。在(zai)給赫歇爾(er)的(de)(de)(de)一封信中(zhong)(zhong)，拉蘭德(de)描(miao)述道“地球符號(hao)的(de)(de)(de)上方放置著您姓(xing)氏(shi)的(de)(de)(de)首字母”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年，清代天文學(xue)家(jia)李善蘭在(zai)翻(fan)譯約翰(han)·赫歇爾(er)所著的(de)(de)(de)《天文學(xue)綱要》的(de)(de)(de)譯著《談天》中(zhong)(zhong)，分(fen)別將Uranus與Neptune意譯為天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)、海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)，此后廣泛在(zai)中(zhong)(zhong)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)越南(nan)等(deng)亞洲國(guo)家(jia)使用。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)每(mei)84個地(di)球年(nian)環繞太陽(yang)公轉(zhuan)一(yi)(yi)周，與太陽(yang)的(de)平(ping)均距離(li)大約(yue)30億公里(li)，陽(yang)光的(de)強度(du)(du)只有地(di)球的(de)1/400。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)軌(gui)(gui)道參數在(zai)1783年(nian)首度(du)(du)被拉普拉斯計算(suan)出(chu)(chu)來，但隨著時(shi)間，預測(ce)和觀測(ce)的(de)位(wei)置(zhi)開始出(chu)(chu)現(xian)誤(wu)差。在(zai)1841年(nian)，英國天(tian)文學家約(yue)翰·柯西(xi)·亞當斯（John Couch Adams）首先提出(chu)(chu)誤(wu)差也(ye)許可(ke)以歸(gui)結(jie)于一(yi)(yi)顆尚未被看見(jian)的(de)行(xing)星(xing)(xing)的(de)擾動(dong)。在(zai)1845年(nian)，法國天(tian)文教(jiao)師勒維耶（Urbain Le Verrier）開始獨立的(de)進行(xing)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)軌(gui)(gui)道的(de)研(yan)究(jiu)，在(zai)1846年(nian)9月23日(ri)，德國天(tian)文學家約(yue)翰·格(ge)弗(fu)里(li)恩(en)·伽勒（Johann Gottfried Galle）在(zai)勒維耶預測(ce)位(wei)置(zhi)的(de)附近發現(xian)了一(yi)(yi)顆新行(xing)星(xing)(xing)，稍后(hou)被命名為海(hai)王(wang)星(xing)(xing)。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)內部(bu)的(de)自(zi)轉(zhuan)周期是(shi)17小時(shi)又14分，但和所有巨行(xing)星(xing)(xing)一(yi)(yi)樣，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)上(shang)部(bu)的(de)大氣(qi)層朝自(zi)轉(zhuan)的(de)方向可(ke)以體驗到(dao)非常(chang)強的(de)風。實際上(shang)，在(zai)有些緯(wei)度(du)(du)，像(xiang)是(shi)從(cong)赤道到(dao)南極(ji)的(de)2/3緯(wei)度(du)(du)上(shang)，可(ke)以看見(jian)移動(dong)得(de)非常(chang)迅速的(de)大氣(qi)，只要14個小時(shi)就(jiu)能完整(zheng)的(de)環繞行(xing)星(xing)(xing)自(zi)轉(zhuan)一(yi)(yi)周。
從1995至(zhi)2006年，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)視星(xing)(xing)等在(zai)+5.6至(zhi)+5.9等之間，勉強在(zai)肉眼可見的(de)+6.0等之上(shang)，它的(de)角直(zhi)徑在(zai)3.4至(zhi)3.7弧秒；比較土星(xing)(xing)是(shi)(shi)16至(zhi)20弧秒，木星(xing)(xing)則是(shi)(shi)32至(zhi)45弧秒。在(zai)沖的(de)時候，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)可以用肉眼在(zai)黑暗(an)、無光污染的(de)天(tian)(tian)空直(zhi)接(jie)看(kan)見，即使在(zai)城(cheng)市中(zhong)也(ye)能輕易的(de)使用雙筒望遠鏡看(kan)見。使用物鏡的(de)口徑在(zai)15至(zhi)25厘(li)(li)米(mi)的(de)大型業余天(tian)(tian)文望遠鏡，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)將(jiang)呈現(xian)蒼白的(de)深藍色(se)盤狀(zhuang)與(yu)明顯的(de)周邊昏(hun)暗(an)；口徑25厘(li)(li)米(mi)或更大的(de)，云的(de)型態和一些(xie)大的(de)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)，像是(shi)(shi)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)三和天(tian)(tian)衛(wei)(wei)四，都有可能看(kan)見。
天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)自(zi)轉(zhuan)軸可以說是躺(tang)在軌(gui)道(dao)平面(mian)上的(de)，傾斜的(de)角(jiao)度高達97.77°，這使得它的(de)季節(jie)變化完(wan)全不同于其他的(de)行(xing)星(xing)。其它行(xing)星(xing)的(de)自(zi)轉(zhuan)軸相對于太陽(yang)(yang)系的(de)軌(gui)道(dao)平面(mian)都(dou)是朝上的(de)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)轉(zhuan)動則(ze)(ze)像球一(yi)樣側著滾動。當(dang)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)在至日前(qian)后時(shi)，一(yi)個(ge)(ge)極點(dian)(dian)會持續的(de)指向太陽(yang)(yang)，另(ling)一(yi)個(ge)(ge)極點(dian)(dian)則(ze)(ze)背(bei)向太陽(yang)(yang)。只有(you)(you)在赤(chi)道(dao)附(fu)近(jin)狹窄的(de)區(qu)(qu)域內可以體會到(dao)迅速的(de)日夜(ye)交(jiao)(jiao)替，但太陽(yang)(yang)的(de)位置非常的(de)低，有(you)(you)如在地球的(de)極區(qu)(qu)；其余地區(qu)(qu)則(ze)(ze)是長晝或長夜(ye)，沒有(you)(you)日夜(ye)交(jiao)(jiao)替。運行(xing)到(dao)軌(gui)道(dao)的(de)另(ling)一(yi)側時(shi)，換成軸的(de)另(ling)一(yi)極指向太陽(yang)(yang)；每一(yi)個(ge)(ge)極都(dou)會有(you)(you)被(bei)太陽(yang)(yang)持續的(de)照射42年(nian)的(de)極晝，而(er)在另(ling)外42年(nian)則(ze)(ze)處于極夜(ye)。在接(jie)近(jin)晝夜(ye)平分(fen)(fen)點(dian)(dian)（分(fen)(fen)點(dian)(dian)）時(shi)，太陽(yang)(yang)正對著天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)赤(chi)道(dao)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)日夜(ye)交(jiao)(jiao)替會和其他的(de)行(xing)星(xing)相似(si)，在2007年(nian)12月7日，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)經過分(fen)(fen)點(dian)(dian)。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)主(zhu)(zhu)要是(shi)由(you)巖石與各種(zhong)成(cheng)分不同的水冰物質所組成(cheng)，其(qi)(qi)組成(cheng)主(zhu)(zhu)要元素為氫（83%），其(qi)(qi)次(ci)為氦（15%）。在許多(duo)方(fang)面(mian)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)（海王(wang)星(xing)(xing)也(ye)是(shi)）與大(da)部分都是(shi)氣態(tai)氫組成(cheng)的木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)與土(tu)(tu)星(xing)(xing)不同，其(qi)(qi)性質比較接(jie)近木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)與土(tu)(tu)星(xing)(xing)的地(di)核部分，而(er)沒有類木(mu)(mu)(mu)行(xing)星(xing)(xing)包圍在外的巨大(da)液態(tai)氣體表面(mian)（主(zhu)(zhu)要是(shi)由(you)金(jin)屬(shu)氫化合物氣體受重力(li)液化形成(cheng)）。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)并沒有土(tu)(tu)星(xing)(xing)與木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)那(nei)樣(yang)的巖石內核，它(ta)的金(jin)屬(shu)成(cheng)分是(shi)以一種(zhong)比較平均的狀態(tai)分布在整個(ge)地(di)殼之內。直接(jie)以肉眼觀察，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的表面(mian)呈現洋(yang)藍色(se)(se)，這(zhe)是(shi)因(yin)為它(ta)的甲烷大(da)氣吸(xi)收了(le)大(da)部分的紅色(se)(se)光譜所導致。
天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要(yao)是由(you)巖石(shi)與(yu)各(ge)種成分不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)水冰物(wu)質(zhi)(zhi)所組(zu)成，其(qi)組(zu)成主(zhu)要(yao)元素(su)為氫(qing)(qing)（83%），其(qi)次為氦（15%）。在許多方面(mian)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也是）與(yu)大(da)部(bu)分都是氣態氫(qing)(qing)組(zu)成的(de)(de)(de)木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不同(tong)(tong)，其(qi)性質(zhi)(zhi)比較接近木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)地(di)核部(bu)分，而沒有(you)類木行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)包圍在外的(de)(de)(de)巨大(da)液(ye)態氣體表(biao)面(mian)（主(zhu)要(yao)是由(you)金(jin)屬氫(qing)(qing)化(hua)合物(wu)氣體受重力液(ye)化(hua)形成）。天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)大(da)約是地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)14.5倍，是類木行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)最小的(de)(de)(de)。它的(de)(de)(de)密度是1.29公克/厘米3只比土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)高一些，直徑雖然與(yu)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)相(xiang)似（大(da)約是地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)4倍），但(dan)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)較低。這(zhe)些數(shu)值顯示(shi)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要(yao)由(you)各(ge)種各(ge)樣揮發性物(wu)質(zhi)(zhi)，例如水、氨和(he)甲烷組(zu)成。天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)內部(bu)冰的(de)(de)(de)總含(han)量(liang)(liang)(liang)還(huan)不能精確的(de)(de)(de)知道，根據選擇的(de)(de)(de)模型不同(tong)(tong)有(you)不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)，但(dan)是總在地(di)球(qiu)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)9.3至(zhi)13.5倍之(zhi)間。氫(qing)(qing)和(he)氦在全體中只占很小的(de)(de)(de)部(bu)分，大(da)約在0.5至(zhi)1.5地(di)球(qiu)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)。剩余的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)（0.5至(zhi)3.7地(di)球(qiu)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)）才是巖石(shi)物(wu)質(zhi)(zhi)。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)標準模(mo)型結構包(bao)括三個(ge)層(ceng)面：在(zai)中心是(shi)(shi)(shi)巖石的(de)核，中間是(shi)(shi)(shi)冰(bing)的(de)地(di)(di)幔，最外面是(shi)(shi)(shi)氫/氦組(zu)成(cheng)的(de)外殼。相較之(zhi)下(xia)核非常(chang)的(de)小，只有(you)0.55地(di)(di)球(qiu)質量，半(ban)徑不(bu)到(dao)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)20%；地(di)(di)幔則是(shi)(shi)(shi)個(ge)龐然(ran)大(da)物，質量大(da)約(yue)(yue)是(shi)(shi)(shi)地(di)(di)球(qiu)的(de)13.4倍(bei)；而最外層(ceng)的(de)大(da)氣(qi)層(ceng)則相對上是(shi)(shi)(shi)不(bu)明確的(de)，大(da)約(yue)(yue)擴展占(zhan)有(you)剩(sheng)余20%的(de)半(ban)徑，但質量大(da)約(yue)(yue)只有(you)地(di)(di)球(qiu)的(de)0.5倍(bei)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)核的(de)密度大(da)約(yue)(yue)是(shi)(shi)(shi)9g/cm3，在(zai)核和(he)地(di)(di)幔交界處的(de)壓力是(shi)(shi)(shi)800萬巴(ba)和(he)大(da)約(yue)(yue)5000K的(de)溫度。冰(bing)地(di)(di)幔實際(ji)上并不(bu)是(shi)(shi)(shi)由(you)(you)一般意義上所謂的(de)冰(bing)組(zu)成(cheng)，而是(shi)(shi)(shi)由(you)(you)水(shui)、氨和(he)其他揮發性(xing)物質組(zu)成(cheng)的(de)熱且稠密的(de)流體(ti)(ti)(ti)。這(zhe)些(xie)流體(ti)(ti)(ti)有(you)高(gao)導電性(xing)，有(you)時被稱為水(shui)–氨的(de)海洋。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)和(he)海王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)大(da)塊結構與(yu)木(mu)星(xing)(xing)和(he)土(tu)星(xing)(xing)相當的(de)不(bu)同，冰(bing)的(de)成(cheng)分(fen)多于(yu)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)，因此有(you)理由(you)(you)將她們分(fen)開另成(cheng)一類為冰(bing)巨星(xing)(xing)。
上面所考慮(lv)的(de)(de)(de)(de)模型(xing)或(huo)多(duo)或(huo)少都是(shi)標準的(de)(de)(de)(de)，但是(shi)其他的(de)(de)(de)(de)模型(xing)也能滿足觀測(ce)的(de)(de)(de)(de)結果。例(li)如(ru)，如(ru)果大量的(de)(de)(de)(de)氫和(he)(he)(he)(he)巖石混合在地幔(man)中(zhong)，則冰的(de)(de)(de)(de)總(zong)量就(jiu)會(hui)減(jian)少，并且相(xiang)對(dui)的(de)(de)(de)(de)巖石和(he)(he)(he)(he)氫的(de)(de)(de)(de)總(zong)量就(jiu)會(hui)提高；可利用的(de)(de)(de)(de)數據還不足以讓我(wo)門確認(ren)哪(na)一(yi)種模型(xing)才是(shi)正確的(de)(de)(de)(de)。天王(wang)星內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)流體(ti)結構意味著(zhu)沒有(you)固(gu)體(ti)表(biao)面，氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)大氣層是(shi)逐(zhu)漸(jian)轉變(bian)成內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)液體(ti)層內(nei)(nei)。但是(shi)，為(wei)便于扁球體(ti)的(de)(de)(de)(de)轉動，在大氣壓力達到1巴之處被定義和(he)(he)(he)(he)考慮(lv)為(wei)行星的(de)(de)(de)(de)表(biao)面時，天王(wang)星赤道(dao)半徑(jing)和(he)(he)(he)(he)極半徑(jing)分(fen)別是(shi)25559±4和(he)(he)(he)(he)24973±20公里。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)表(biao)面將作為(wei)這(zhe)篇文章中(zhong)高度的(de)(de)(de)(de)零(ling)點。
天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)熱(re)看上去明顯的(de)(de)(de)(de)(de)比其他的(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)木行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)為低，在天(tian)文(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)項目中，它是(shi)低熱(re)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)。仍不了解天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)內(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為何會如此低，大小(xiao)和(he)成(cheng)(cheng)分與天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)像(xiang)是(shi)雙胞(bao)胎的(de)(de)(de)(de)(de)海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，放出(chu)至太空中的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)得自(zi)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)2.61倍；相反的(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)幾(ji)乎沒有(you)多(duo)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)(liang)被放出(chu)。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)在遠紅外（也就是(shi)熱(re)輻(fu)射）的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分釋出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)總能量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)大氣(qi)層(ceng)吸(xi)收(shou)自(zi)太陽能量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍。事(shi)實上，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)只有(you)0.042±0.047w/m2，遠低于(yu)地(di)球(qiu)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)0.075w/m2。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)對流(liu)(liu)(liu)層(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)最(zui)低溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)紀錄(lu)只有(you)49K，使天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)為太陽系溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)最(zui)低的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，比海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還(huan)要(yao)冷。在天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)被超(chao)重質量(liang)(liang)(liang)(liang)天(tian)體(ti)撞擊而造成(cheng)(cheng)自(zi)轉(zhuan)軸極度(du)(du)(du)傾(qing)斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)撞擊假說中，也包(bao)含了內(nei)(nei)熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)失，因此留(liu)給天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)一個內(nei)(nei)熱(re)被耗盡的(de)(de)(de)(de)(de)核心溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。另(ling)一種假說認為在天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)部(bu)上層(ceng)有(you)阻止(zhi)內(nei)(nei)熱(re)傳達到表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)障礙層(ceng)存在，例(li)如，對流(liu)(liu)(liu)也許(xu)(xu)僅(jin)發生在一組不同的(de)(de)(de)(de)(de)結構之間，也許(xu)(xu)禁止(zhi)熱(re)能向上傳遞。
根據旅行者2號的(de)(de)探測結果，科(ke)學家(jia)推測天王(wang)星(xing)上(shang)可能有一個(ge)深度達(da)10000公里、溫度高(gao)達(da)6650℃，由水、硅(gui)、鎂(mei)、含氮分子(zi)、碳(tan)氫化(hua)合物及離子(zi)化(hua)物質組成(cheng)的(de)(de)液(ye)態(tai)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)。由于(yu)天王(wang)星(xing)上(shang)巨大而沉(chen)重的(de)(de)大氣壓力，令分子(zi)緊(jin)靠在一起(qi)，使得這高(gao)溫海(hai)(hai)洋(yang)(yang)未(wei)能沸騰及蒸發(fa)。反過來，正由于(yu)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)的(de)(de)高(gao)溫，恰好阻(zu)擋了高(gao)壓的(de)(de)大氣將海(hai)(hai)洋(yang)(yang)壓成(cheng)固態(tai)。海(hai)(hai)洋(yang)(yang)從天王(wang)星(xing)高(gao)溫的(de)(de)內核（高(gao)達(da)6650攝氏度）一直(zhi)延伸到(dao)大氣層的(de)(de)底(di)部，覆(fu)蓋整(zheng)個(ge)天王(wang)星(xing)。必須強調的(de)(de)是，這種海(hai)(hai)洋(yang)(yang)與我們所理解的(de)(de)、地球上(shang)的(de)(de)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)完(wan)全不(bu)同(tong)。也(ye)有觀點認為，天王(wang)星(xing)上(shang)并不(bu)存在這種海(hai)(hai)洋(yang)(yang)。
據2015年英國《每(mei)日郵報(bao)》報(bao)道，科(ke)學(xue)家們在海(hai)(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)研(yan)究方面取得進(jin)展，海(hai)(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)上(shang)或覆蓋有(you)大(da)片液(ye)(ye)態(tai)鉆石(shi)(shi)海(hai)(hai)(hai)，海(hai)(hai)(hai)面上(shang)還漂浮著類似(si)于(yu)冰(bing)山(shan)的(de)(de)、體(ti)(ti)積龐大(da)的(de)(de)固(gu)體(ti)(ti)鉆石(shi)(shi)。在進(jin)行了一系列實驗之(zhi)后(hou)(hou)，科(ke)學(xue)家得出上(shang)述(shu)結(jie)論，并認為(wei)(wei)(wei)這(zhe)一發現可能有(you)助(zhu)于(yu)解釋這(zhe)兩個星(xing)(xing)(xing)(xing)球(qiu)的(de)(de)一些(xie)奇(qi)怪特性。在其(qi)中一項實驗中，研(yan)究人員把鉆石(shi)(shi)放在與(yu)海(hai)(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)上(shang)一樣(yang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓環境之(zhi)下(xia)，檢測鉆石(shi)(shi)的(de)(de)變(bian)化。海(hai)(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)壓力為(wei)(wei)(wei)地球(qiu)零(ling)海(hai)(hai)(hai)拔(ba)的(de)(de)1100萬(wan)(wan)倍(bei)，溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)5萬(wan)(wan)攝氏(shi)度(du)(du)。實驗結(jie)果顯示，在壓力提(ti)高(gao)至(zhi)(zhi)零(ling)海(hai)(hai)(hai)拔(ba)1100萬(wan)(wan)倍(bei)時(shi)，鉆石(shi)(shi)變(bian)成液(ye)(ye)態(tai)；之(zhi)后(hou)(hou)再(zai)把溫(wen)度(du)(du)提(ti)高(gao)至(zhi)(zhi)5萬(wan)(wan)攝氏(shi)度(du)(du)后(hou)(hou)，部分液(ye)(ye)態(tai)鉆石(shi)(shi)會(hui)再(zai)次變(bian)成固(gu)體(ti)(ti)。但奇(qi)怪的(de)(de)是(shi)，這(zhe)些(xie)固(gu)態(tai)鉆石(shi)(shi)會(hui)漂浮在液(ye)(ye)態(tai)鉆石(shi)(shi)之(zhi)上(shang)，就像是(shi)“鉆石(shi)(shi)冰(bing)山(shan)”一樣(yang)。科(ke)學(xue)家們認為(wei)(wei)(wei)，鉆石(shi)(shi)海(hai)(hai)(hai)洋的(de)(de)說法解釋了海(hai)(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)磁極(ji)(ji)傾斜之(zhi)謎(mi)，這(zhe)兩個星(xing)(xing)(xing)(xing)球(qiu)的(de)(de)磁極(ji)(ji)偏離(li)地理極(ji)(ji)60度(du)(du)左右。此外(wai)，這(zhe)也解釋了為(wei)(wei)(wei)什么海(hai)(hai)(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)10%的(de)(de)表面成分為(wei)(wei)(wei)碳元素。
在旅(lv)行者2號抵達(da)之后，天王(wang)(wang)星(xing)(xing)的磁層從(cong)未(wei)被測量(liang)(liang)過，因(yin)此很自然的還(huan)保持著神秘。在1986年之前，因(yin)為天王(wang)(wang)星(xing)(xing)的自轉軸(zhou)就(jiu)躺(tang)在黃道上，天文學家盼望能根據太(tai)陽風測量(liang)(liang)到天王(wang)(wang)星(xing)(xing)的磁場(chang)。
旅行(xing)者2號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測顯示天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)是(shi)(shi)(shi)奇(qi)特的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一是(shi)(shi)(shi)他不(bu)在行(xing)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何中(zhong)心，再(zai)者他相(xiang)對(dui)于(yu)自轉軸傾(qing)斜59°。事(shi)實上，磁極從行(xing)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心偏(pian)離(li)往南(nan)極達到行(xing)星半徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/3。這異常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何關系導致一個非常不(bu)對(dui)稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁層，在南(nan)半球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面，磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度低于(yu)0.1高(gao)斯(si)，而在北(bei)半球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度高(gao)達1.1高(gao)斯(si)；在表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均強(qiang)度是(shi)(shi)(shi)0.23高(gao)斯(si)。與地(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)比較，兩極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)強(qiang)度大約是(shi)(shi)(shi)相(xiang)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，并且“磁赤道”大致上也與物理上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道平行(xing)，天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶極矩是(shi)(shi)(shi)地(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)50倍(bei)。
海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也有(you)(you)一(yi)個相(xiang)似(si)的(de)(de)(de)(de)偏移和傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場，因(yin)此有(you)(you)人(ren)認(ren)為這(zhe)是(shi)冰巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)共同(tong)特(te)點。一(yi)種假說認(ren)為，不同(tong)于類地行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和氣體巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場是(shi)由核心(xin)內部引(yin)發(fa)的(de)(de)(de)(de)，冰巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場是(shi)由相(xiang)對于表(biao)面下某(mou)一(yi)深度的(de)(de)(de)(de)運(yun)動引(yin)起的(de)(de)(de)(de)，例(li)如(ru)水–氨(an)的(de)(de)(de)(de)海洋。盡管有(you)(you)這(zhe)樣奇(qi)特(te)的(de)(de)(de)(de)準線，天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)層在(zai)其他方面與一(yi)般的(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)相(xiang)似(si)：在(zai)他的(de)(de)(de)(de)前方，位于23個天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半徑(jing)之處有(you)(you)弓形震波，磁(ci)(ci)(ci)層頂在(zai)18個天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半徑(jing)處，充分(fen)發(fa)展完整的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)尾和輻射帶。綜上所論，天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)層結構(gou)不同(tong)于木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)，而比較像土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)。天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)尾在(zai)天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)后方延伸(shen)至太空中遠達(da)數(shu)百萬公里(li)，并(bing)且因(yin)為行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)被扭曲而斜(xie)向一(yi)側，像是(shi)拔瓶(ping)塞的(de)(de)(de)(de)長(chang)螺旋(xuan)桿。
天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)層(ceng)包含帶電(dian)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)：質子(zi)(zi)和(he)電(dian)子(zi)(zi)，還(huan)有(you)少量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)H2+離(li)子(zi)(zi)，未(wei)曾(ceng)偵測(ce)到重(zhong)離(li)子(zi)(zi)。許(xu)多的(de)(de)(de)(de)(de)這些微(wei)粒(li)(li)(li)可能(neng)來自大氣層(ceng)熱的(de)(de)(de)(de)(de)暈內。離(li)子(zi)(zi)和(he)電(dian)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)分(fen)別可以高達4和(he)1.2百萬電(dian)子(zi)(zi)伏特(te)。在(zai)磁(ci)(ci)(ci)層(ceng)內側的(de)(de)(de)(de)(de)低能(neng)量(liang)（低于100電(dian)子(zi)(zi)伏特(te)）離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)密度大約是(shi)(shi)2厘米-3。微(wei)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)受到天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)衛星(xing)(xing)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，在(zai)衛星(xing)(xing)經(jing)過之(zhi)后，磁(ci)(ci)(ci)層(ceng)內會留下值得注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)隙(xi)。微(wei)粒(li)(li)(li)流(liu)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)強度在(zai)10萬年的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文學時間尺度下，足以造成(cheng)衛星(xing)(xing)表面變暗或(huo)是(shi)(shi)太空(kong)風暴。這或(huo)許(xu)就是(shi)(shi)造成(cheng)衛星(xing)(xing)表面和(he)環均勻一致暗淡的(de)(de)(de)(de)(de)原因。在(zai)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)兩個磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)附(fu)(fu)近，有(you)相對(dui)算是(shi)(shi)高度發達的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)光，在(zai)磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)(fu)近形成(cheng)明亮的(de)(de)(de)(de)(de)弧。但是(shi)(shi)，不同于木星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)光對(dui)增溫層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)平衡似乎是(shi)(shi)無(wu)足輕重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)。
與其它的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)巨星，甚(shen)至(zhi)(zhi)是(shi)與相似的(de)(de)(de)海(hai)(hai)王星比較，天(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)大氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)是(shi)非(fei)常平靜的(de)(de)(de)。當(dang)旅行(xing)(xing)者2號在1986年飛(fei)掠過天(tian)(tian)王星時，總共(gong)觀察到(dao)了10個橫跨過整個行(xing)(xing)星的(de)(de)(de)云帶特征。有人提出解釋認為(wei)這種特征是(shi)天(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)內熱低(di)于其他巨大行(xing)(xing)星的(de)(de)(de)結果(guo)。在天(tian)(tian)王星記錄(lu)到(dao)的(de)(de)(de)最(zui)(zui)低(di)溫(wen)(wen)(wen)度是(shi)49K，比海(hai)(hai)王星還要冷，使天(tian)(tian)王星成(cheng)為(wei)太陽系溫(wen)(wen)(wen)度最(zui)(zui)低(di)的(de)(de)(de)行(xing)(xing)星。雖(sui)然(ran)在天(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)內部(bu)沒有明(ming)確的(de)(de)(de)固體(ti)表(biao)面(mian)(mian)，天(tian)(tian)王星最(zui)(zui)外面(mian)(mian)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)包殼，也(ye)就是(shi)被稱為(wei)大氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，卻很(hen)容易(yi)以(yi)遙傳感(gan)量。遙傳感(gan)量的(de)(de)(de)能力(li)(li)可以(yi)從1帕(pa)之處為(wei)起點向(xiang)下深入(ru)至(zhi)(zhi)300公里，相當(dang)于100帕(pa)的(de)(de)(de)大氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)(li)和320K的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度。稀薄(bo)的(de)(de)(de)暈(yun)從大氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)(li)1帕(pa)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)向(xiang)外延(yan)(yan)伸擴(kuo)展至(zhi)(zhi)半徑兩倍之處，天(tian)(tian)王星的(de)(de)(de)大氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)可以(yi)分(fen)為(wei)三層(ceng)(ceng)：對流層(ceng)(ceng)，從高(gao)(gao)度300至(zhi)(zhi)50公里，大氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)100帕(pa)至(zhi)(zhi)0.1帕(pa)；平流層(ceng)(ceng)（同溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)），高(gao)(gao)度50至(zhi)(zhi)4000公里，大氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)(li)0.1帕(pa)至(zhi)(zhi)10-1?帕(pa)；熱層(ceng)(ceng)（增溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)或暈(yun)），從4000公里向(xiang)上延(yan)(yan)伸至(zhi)(zhi)距離(li)表(biao)面(mian)(mian)50,000公里處。沒有中間層(ceng)(ceng)和散逸(yi)層(ceng)(ceng)。
天(tian)(tian)(tian)王(wang)星大(da)(da)氣(qi)(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)和(he)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星整體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)不同，主要是(shi)氫(qing)分(fen)子和(he)氦。氦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾分(fen)數，這是(shi)每(mei)摩爾中(zhong)所(suo)(suo)含有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氦原(yuan)(yuan)子數量(liang)，是(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)對(dui)流層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層，相當于0.26±0.05質量(liang)百分(fen)比(bi)。這個(ge)數值很接(jie)近(jin)0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)恒星質量(liang)百分(fen)比(bi)。顯(xian)示在(zai)(zai)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨(ju)星中(zhong)，氦在(zai)(zai)行星中(zhong)是(shi)不穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣(qi)(qi)層中(zhong)，含量(liang)占第(di)三位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)（CH?）。甲(jia)(jia)烷(wan)在(zai)(zai)可(ke)見和(he)近(jin)紅外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)收帶(dai)為天(tian)(tian)(tian)王(wang)星制造(zao)了明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍綠或深藍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色。在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)壓力1.3帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)云頂之(zhi)下(xia)，甲(jia)(jia)烷(wan)在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾分(fen)數是(shi)2.3%，這個(ge)量(liang)大(da)(da)約(yue)是(shi)太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)20至30倍(bei)。混合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)率在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層由(you)于極端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫，降(jiang)低了飽合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平并且(qie)造(zao)成(cheng)多(duo)余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)結冰。對(dui)低揮發性物質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)豐富度，像是(shi)氨、水和(he)硫化(hua)氫(qing)，在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層深處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)所(suo)(suo)知有限，但(dan)是(shi)大(da)(da)概也會高于太陽(yang)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)。除甲(jia)(jia)烷(wan)之(zhi)外(wai)，在(zai)(zai)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層大(da)(da)氣(qi)(qi)層中(zhong)可(ke)以追蹤到各種各樣微量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳氫(qing)化(hua)合(he)(he)物，被認為是(shi)太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫外(wai)線輻射導(dao)致甲(jia)(jia)烷(wan)光解產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。包(bao)括乙(yi)烷(wan)（C?H?）、乙(yi)炔(gui)（C?H?）、甲(jia)(jia)基(ji)乙(yi)炔(gui)（CH?C?H）、聯(lian)乙(yi)炔(gui)（C?HC?H）。光譜也揭露(lu)了水蒸汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蹤影，一氧(yang)化(hua)碳和(he)二氧(yang)化(hua)碳在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層，但(dan)可(ke)能只是(shi)來自于彗星和(he)其他(ta)外(wai)部天(tian)(tian)(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)落(luo)塵(chen)。
對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)層(ceng)是(shi)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)最(zui)低(di)和密度(du)(du)(du)最(zui)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，溫度(du)(du)(du)隨(sui)著高(gao)(gao)度(du)(du)(du)增(zeng)加而降低(di)，溫度(du)(du)(du)從有名無實的(de)(de)(de)底部(bu)大(da)(da)(da)約320K，300公里，降低(di)至(zhi)(zhi)53K，高(gao)(gao)度(du)(du)(du)50公里。在(zai)對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)層(ceng)頂(ding)實際的(de)(de)(de)最(zui)低(di)溫度(du)(du)(du)在(zai)49至(zhi)(zhi)57K，依在(zai)行星上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)度(du)(du)(du)來決定。對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)層(ceng)頂(ding)是(shi)行星的(de)(de)(de)上升暖氣(qi)流(liu)(liu)(liu)輻(fu)射(she)遠紅外線(xian)最(zui)主要的(de)(de)(de)區域，由此處測(ce)量到(dao)的(de)(de)(de)有效溫度(du)(du)(du)是(shi)59.1±0.3K。對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)層(ceng)應該(gai)還有高(gao)(gao)度(du)(du)(du)復雜的(de)(de)(de)云(yun)系結構，水云(yun)被假設在(zai)大(da)(da)(da)氣(qi)壓力50至(zhi)(zhi)100帕，氨氫硫化物(wu)(wu)云(yun)在(zai)20至(zhi)(zhi)40帕的(de)(de)(de)壓力范圍內，氨或(huo)氫硫化物(wu)(wu)云(yun)在(zai)3和10帕，最(zui)后是(shi)直接偵(zhen)測(ce)到(dao)的(de)(de)(de)甲烷云(yun)在(zai)1至(zhi)(zhi)2帕。對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)層(ceng)是(shi)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)內非(fei)常活(huo)躍的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，表(biao)現出(chu)強(qiang)風、亮(liang)云(yun)和季節性的(de)(de)(de)變(bian)化。
天王(wang)星大(da)氣層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)中層(ceng)(ceng)(ceng)是平流層(ceng)(ceng)(ceng)，此處的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)逐漸增加，從對(dui)流層(ceng)(ceng)(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)53K上(shang)升至增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)(de)(de)800至850K。平流層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)來自甲烷和其他碳(tan)(tan)氫(qing)化合(he)物(wu)(wu)吸收的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)紫外線和紅外線輻射(she)，大(da)氣層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)這種形式是甲烷的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)解造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)。來自增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)也(ye)許也(ye)值(zhi)得注意。碳(tan)(tan)氫(qing)化合(he)物(wu)(wu)相對(dui)來說只是很窄的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)，高度(du)(du)在(zai)(zai)100至280公里(li)，相對(dui)于氣壓(ya)是10微帕(pa)至0.1微帕(pa)，溫(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)75K和170K之(zhi)間。含(han)量(liang)(liang)最多的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)化合(he)物(wu)(wu)是乙(yi)炔和乙(yi)烷，相對(dui)于氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)率是×10?，與甲烷和一(yi)氧化碳(tan)(tan)在(zai)(zai)這個(ge)高度(du)(du)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)率相似。更重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)化合(he)物(wu)(wu)、二氧化碳(tan)(tan)和水(shui)蒸(zheng)氣，在(zai)(zai)混(hun)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)率上(shang)還要低(di)三個(ge)數量(liang)(liang)級。乙(yi)烷和乙(yi)炔在(zai)(zai)平流層(ceng)(ceng)(ceng)內(nei)溫(wen)度(du)(du)和高度(du)(du)較低(di)處與對(dui)流層(ceng)(ceng)(ceng)頂傾向(xiang)于凝(ning)聚而形成(cheng)(cheng)數層(ceng)(ceng)(ceng)陰(yin)霾的(de)(de)(de)(de)(de)云(yun)層(ceng)(ceng)(ceng)，那些也(ye)可能被視(shi)為出天王(wang)星上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)云(yun)帶。然而，碳(tan)(tan)氫(qing)化合(he)物(wu)(wu)集中在(zai)(zai)在(zai)(zai)天王(wang)星平流層(ceng)(ceng)(ceng)陰(yin)霾之(zhi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高度(du)(du)比(bi)其他類木行星的(de)(de)(de)(de)(de)高度(du)(du)要低(di)是值(zhi)得注意的(de)(de)(de)(de)(de)。
天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)氣層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)熱(re)層(ceng)(ceng)(ceng)（增(zeng)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)暈），有著(zhu)(zhu)均(jun)勻(yun)一(yi)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度，大(da)約在(zai)(zai)800至(zhi)850K。仍不了解是(shi)何種熱(re)源(yuan)支撐著(zhu)(zhu)如(ru)此(ci)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)，雖然(ran)低(di)效率的(de)(de)(de)(de)冷卻作用和(he)平流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)上層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)氫化合物也(ye)能貢獻一(yi)些能源(yuan)，但即使是(shi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)遠紫(zi)外線(xian)和(he)超紫(zi)外線(xian)輻射(she)，或(huo)是(shi)極光(guang)活(huo)動都不足以(yi)提供所需的(de)(de)(de)(de)能量。除此(ci)之外，氫分子(zi)和(he)增(zeng)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)暈擁有大(da)比例的(de)(de)(de)(de)自(zi)由氫原子(zi)，她們的(de)(de)(de)(de)低(di)分子(zi)量和(he)高溫(wen)可以(yi)解釋為(wei)何暈可以(yi)從行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)擴(kuo)展至(zhi)50000公里，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)倆倍遠。這(zhe)個延伸的(de)(de)(de)(de)暈是(shi)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個獨特(te)的(de)(de)(de)(de)特(te)點。他的(de)(de)(de)(de)作用包括(kuo)阻尼環(huan)繞天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)小顆粒，導(dao)致(zhi)一(yi)些天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)中(zhong)塵粒的(de)(de)(de)(de)耗損(sun)。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)平流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)對應著(zhu)(zhu)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)。觀測顯示電(dian)(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)占(zhan)據2000至(zhi)10000公里的(de)(de)(de)(de)高度。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)密(mi)度比土星(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)高，這(zhe)可能肇因(yin)于碳(tan)氫化合物在(zai)(zai)平流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)低(di)處的(de)(de)(de)(de)集(ji)中(zhong)。電(dian)(dian)(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)承受太(tai)陽(yang)紫(zi)外線(xian)輻射(she)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要區(qu)域，它(ta)的(de)(de)(de)(de)密(mi)度也(ye)依據太(tai)陽(yang)活(huo)動而改變。極光(guang)活(huo)動不如(ru)木星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)明(ming)顯和(he)重大(da)。
在(zai)紫(zi)外線與可見光波(bo)段下與其(qi)他的(de)氣(qi)(qi)體(ti)巨(ju)星，甚(shen)至是與相似的(de)海王(wang)(wang)(wang)星比較，天王(wang)(wang)(wang)星的(de)大(da)氣(qi)(qi)層是非(fei)常(chang)平(ping)靜的(de)。當旅行(xing)者2號在(zai)1986年飛掠過天王(wang)(wang)(wang)星時，總(zong)共(gong)觀察到(dao)了10個(ge)橫跨過整(zheng)個(ge)行(xing)星的(de)云(yun)帶(dai)特(te)征(zheng)。有人(ren)提出解釋認為這(zhe)種(zhong)特(te)征(zheng)是天王(wang)(wang)(wang)星的(de)內熱低于其(qi)他巨(ju)大(da)行(xing)星的(de)結(jie)果。記錄到(dao)天王(wang)(wang)(wang)星對流層頂的(de)最低溫(wen)度(du)是49K，比海王(wang)(wang)(wang)星還要冷(leng)，使天王(wang)(wang)(wang)星成為太(tai)陽(yang)系溫(wen)度(du)最低的(de)行(xing)星（原來九大(da)行(xing)星中溫(wen)度(du)最低的(de)冥王(wang)(wang)(wang)星已不(bu)再是行(xing)星）。
在(zai)1986年，旅行者2號(hao)發(fa)現可(ke)見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)南(nan)半球(qiu)可(ke)以(yi)被(bei)細分成兩個區(qu)(qu)域：明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極區(qu)(qu)和暗淡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤(chi)道(dao)帶(dai)狀區(qu)(qu)。兩這(zhe)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分界大約在(zai)緯度-45°的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)近。一(yi)條跨越在(zai)-45°至-50°之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狹(xia)窄帶(dai)狀物是(shi)在(zai)行星(xing)(xing)表面上能(neng)夠看(kan)見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大特(te)征，被(bei)稱(cheng)為南(nan)半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”。極冠和衣(yi)領(ling)被(bei)認為是(shi)甲烷云密集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)域，位置在(zai)大氣(qi)壓力1.3至2帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高度。很(hen)不幸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，旅行者2號(hao)抵達時正是(shi)盛夏，而且觀察不到北(bei)半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分。不過，從21世紀開始之(zhi)際，北(bei)半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”和極區(qu)(qu)就(jiu)可(ke)以(yi)被(bei)哈(ha)勃太空望遠(yuan)鏡和凱克望遠(yuan)鏡觀測到。結果，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)看(kan)起(qi)來是(shi)不對稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)：靠近南(nan)極是(shi)明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，從南(nan)半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”以(yi)北(bei)都(dou)是(shi)一(yi)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑暗。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)上之(zhi)后可(ke)能(neng)出現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變化，將會被(bei)詳細的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)討論。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)可(ke)以(yi)觀察到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緯度結構(gou)和木星(xing)(xing)與土星(xing)(xing)是(shi)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，它們展現出許(xu)多條狹(xia)窄但色彩豐(feng)富的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)狀結構(gou)。
1990年代的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)分(fen)辨(bian)率成像觀(guan)測表明(ming)，亮云特征的(de)(de)(de)(de)(de)數量有著(zhu)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)長。它們多數都出現于北半球(qiu)開始(shi)成為可(ke)以看(kan)見的(de)(de)(de)(de)(de)區域(yu)。早期的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)釋—認(ren)為是亮云在行星(xing)(xing)黑(hei)暗(an)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)比較容易(yi)被(bei)分(fen)辨(bian)出來(lai)，而在南(nan)半球(qiu)則被(bei)明(ming)亮的(de)(de)(de)(de)(de)“衣領”掩(yan)蓋掉—被(bei)證明(ming)是錯誤的(de)(de)(de)(de)(de)，實際上特征數量已(yi)確實顯(xian)著(zhu)增(zeng)加。不過，兩個半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)亮云是有區別的(de)(de)(de)(de)(de)，北半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)亮云較小、較尖銳(rui)和較明(ming)亮。它們看(kan)上去都躺在較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度。亮云的(de)(de)(de)(de)(de)生命(ming)期有著(zhu)極大的(de)(de)(de)(de)(de)差異，一(yi)些(xie)小的(de)(de)(de)(de)(de)只有幾小時，而南(nan)半球(qiu)至少(shao)有一(yi)個從(cong)旅(lv)行者(zhe)飛掠過后(hou)仍一(yi)直存在著(zhu)。最近的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)察也發(fa)現，雖然天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)氣候較為平靜，但天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)亮云有許多特性與(yu)海王星(xing)(xing)相同。
追蹤這(zhe)些有特征的(de)亮云，可以測(ce)量出天王星對流層上方的(de)風(feng)是如何在(zai)(zai)極(ji)(ji)區(qu)咆哮。在(zai)(zai)赤(chi)(chi)道的(de)風(feng)是退行的(de)，意味著它(ta)(ta)們吹的(de)方向與(yu)自(zi)轉的(de)方向相(xiang)反，它(ta)(ta)們的(de)速(su)(su)度從(cong)?100至(zhi)?50米/秒。風(feng)速(su)(su)隨著遠(yuan)離赤(chi)(chi)道的(de)距離而增加，大(da)約在(zai)(zai)緯度±20°靜止不動，這(zhe)兒(er)也是對流層溫度最(zui)低(di)之(zhi)處。再(zai)往極(ji)(ji)區(qu)移動，風(feng)向也轉成與(yu)行星自(zi)轉的(de)方向一致，風(feng)速(su)(su)則持續增加，在(zai)(zai)北(bei)(bei)緯60°處達到(dao)最(zui)大(da)值，然后下降至(zhi)極(ji)(ji)區(qu)減弱(ruo)為(wei)0。在(zai)(zai)南(nan)緯40°附(fu)近(jin)，風(feng)速(su)(su)從(cong)150到(dao)200米/秒，因為(wei)“衣(yi)領”蓋(gai)過了所(suo)有平行的(de)亮云，無法測(ce)量從(cong)哪兒(er)到(dao)南(nan)極(ji)(ji)之(zhi)間的(de)風(feng)速(su)(su)。與(yu)北(bei)(bei)半球對照，風(feng)速(su)(su)在(zai)(zai)緯度+50°達到(dao)最(zui)大(da)值，速(su)(su)度高達240米/秒。
2004年(nian)3月到(dao)5月這一(yi)(yi)短(duan)暫期間，很(hen)多(duo)片大(da)(da)塊亮(liang)云出現天(tian)(tian)王(wang)星大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)里，這讓天(tian)(tian)王(wang)星有(you)(you)(you)著類(lei)似(si)海王(wang)星般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀(guan)(guan)。觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)229米/秒（824公里/時）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破表(biao)(biao)風速，和(he)(he)被(bei)稱為“7月4日(ri)煙火(huo)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雷雨(yu)風暴。2006年(nian)8月23日(ri)，科羅拉多(duo)州博爾德市太空科學(xue)學(xue)院和(he)(he)威斯康辛(xin)大(da)(da)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究員觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)天(tian)(tian)王(wang)星表(biao)(biao)面(mian)有(you)(you)(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)大(da)(da)黑斑，讓天(tian)(tian)文學(xue)家(jia)對天(tian)(tian)王(wang)星大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)(dong)有(you)(you)(you)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)了(le)(le)解(jie)。雖然為何這突如其(qi)來活(huo)動(dong)(dong)暴漲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發生原(yuan)因仍未被(bei)研究員所(suo)明了(le)(le)，但(dan)是(shi)它呈現了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)星極度傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸所(suo)帶來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季(ji)節性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)候變(bian)(bian)化(hua)(hua)。要確認這種季(ji)節變(bian)(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質是(shi)很(hen)困難的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因為對天(tian)(tian)王(wang)星大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)堪用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)察(cha)數據仍少于(yu)84年(nian)，也(ye)(ye)就是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)完整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)王(wang)星年(nian)。雖然已(yi)經有(you)(you)(you)了(le)(le)一(yi)(yi)定數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現，光度學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)測(ce)已(yi)經累積了(le)(le)半個(ge)(ge)天(tian)(tian)王(wang)星年(nian)（從(cong)(cong)1950年(nian)代起算），在(zai)(zai)兩個(ge)(ge)光譜帶上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光度變(bian)(bian)化(hua)(hua)已(yi)經呈現了(le)(le)規律性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)，最(zui)大(da)(da)值(zhi)(zhi)出現于(yu)至(zhi)點(dian)，最(zui)小(xiao)值(zhi)(zhi)出現于(yu)晝夜平分點(dian)。從(cong)(cong)1960年(nian)開始的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微波觀(guan)(guan)測(ce)，深入對流層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)，也(ye)(ye)得到(dao)相似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周期變(bian)(bian)化(hua)(hua)，最(zui)大(da)(da)值(zhi)(zhi)也(ye)(ye)在(zai)(zai)至(zhi)點(dian)。從(cong)(cong)20世紀(ji)70年(nian)代開始對平流層(ceng)(ceng)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度測(ce)量也(ye)(ye)顯示最(zui)大(da)(da)值(zhi)(zhi)出現于(yu)1986年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)至(zhi)日(ri)附近(jin)。多(duo)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)相信與可觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何變(bian)(bian)化(hua)(hua)相關。
然而(er)，有某些理由相信天王星物理性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變化(hua)(hua)也(ye)在發生。當南(nan)極(ji)區域(yu)變得明(ming)亮(liang)時，北(bei)(bei)極(ji)相對的(de)(de)(de)(de)(de)(de)呈現黑(hei)暗(an)(an)，這(zhe)與上述概(gai)要性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變化(hua)(hua)模型是(shi)不符(fu)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在1944年(nian)抵(di)達北(bei)(bei)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)至點(dian)(dian)之前(qian)，天王星亮(liang)度(du)急遽提升，顯(xian)示(shi)北(bei)(bei)極(ji)不是(shi)永(yong)遠(yuan)黑(hei)暗(an)(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)個現象意味著可(ke)以看見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)區在至日(ri)之前(qian)開(kai)始(shi)變亮(liang)，并且在晝夜平分點(dian)(dian)之后開(kai)始(shi)變暗(an)(an)。詳細的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分析可(ke)見(jian)光和微波的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao)，顯(xian)示(shi)亮(liang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)周期在至點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)近(jin)不是(shi)完全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對稱，這(zhe)也(ye)顯(xian)示(shi)出在子(zi)午圈上反照(zhao)率(lv)變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模式(shi)。最(zui)后，在20世紀(ji)90年(nian)代(dai)，在天王星離開(kai)至點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時期，哈(ha)柏太(tai)空望(wang)遠(yuan)鏡和地(di)基的(de)(de)(de)(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡顯(xian)示(shi)南(nan)極(ji)冠(guan)出現可(ke)以察覺(jue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變暗(an)(an)（南(nan)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣領”除外，它(ta)依然明(ming)亮(liang)），同時，北(bei)(bei)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動也(ye)證實是(shi)增強了，例如云層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成和更(geng)強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風，支(zhi)持期望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度(du)增加應該(gai)很快就會開(kai)始(shi)。
天王(wang)星物(wu)理(li)變(bian)(bian)(bian)化的(de)(de)機(ji)制(zhi)還不是(shi)很清楚，在(zai)接近至點(dian)，天王(wang)星的(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)半球(qiu)(qiu)沐浴(yu)在(zai)陽光(guang)之下，另(ling)一(yi)個(ge)(ge)半球(qiu)(qiu)則對向幽暗的(de)(de)深空。受光(guang)半球(qiu)(qiu)的(de)(de)明(ming)亮曾被認為(wei)是(shi)對流(liu)層里來(lai)(lai)自甲烷云(yun)與陰霾層局部(bu)增厚(hou)的(de)(de)結果(guo)。在(zai)緯度-45°的(de)(de)明(ming)亮“衣領”也與甲烷云(yun)有(you)所(suo)關(guan)聯。在(zai)南半球(qiu)(qiu)極區(qu)的(de)(de)其他變(bian)(bian)(bian)化，也可以用低層云(yun)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化來(lai)(lai)解釋(shi)。來(lai)(lai)自天王(wang)星微波發射(she)譜線(xian)上的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化，或許是(shi)在(zai)對流(liu)層深處的(de)(de)循(xun)環變(bian)(bian)(bian)化造(zao)成的(de)(de)，因(yin)為(wei)厚(hou)實的(de)(de)極區(qu)云(yun)層和霧霾可能(neng)(neng)會阻礙對流(liu)。天王(wang)星春(chun)天和秋(qiu)天的(de)(de)晝(zhou)夜(ye)平分點(dian)即將來(lai)(lai)臨，動(dong)力學(xue)上的(de)(de)改變(bian)(bian)(bian)和對流(liu)可能(neng)(neng)會再發生。
在1986年，旅行(xing)者(zhe)2號飛(fei)掠時(shi)，天王星(xing)的(de)(de)南(nan)極幾乎正對著太陽。標記這個極是(shi)(shi)(shi)南(nan)極是(shi)(shi)(shi)基于國際天文聯合會的(de)(de)定(ding)(ding)義(yi)：行(xing)星(xing)或(huo)衛星(xing)的(de)(de)北極，是(shi)(shi)(shi)指向(xiang)(xiang)太陽系(xi)不變平面(mian)的(de)(de)上方（不是(shi)(shi)(shi)由自轉(zhuan)的(de)(de)方向(xiang)(xiang)來決(jue)定(ding)(ding)）。但是(shi)(shi)(shi)，仍然有不同的(de)(de)協定(ding)(ding)被使(shi)用著：一個天體依(yi)據(ju)右(you)手定(ding)(ding)則所定(ding)(ding)義(yi)的(de)(de)自轉(zhuan)方向(xiang)(xiang)來決(jue)定(ding)(ding)北極和南(nan)極。根據(ju)后者(zhe)的(de)(de)坐標系(xi)，1986年在陽光下的(de)(de)極則是(shi)(shi)(shi)北極。
天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)一(yi)個暗淡(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)系(xi)統，由直(zhi)徑(jing)約十(shi)米的(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)暗粒狀物(wu)組成。這是繼土星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)之后，在(zai)太陽(yang)系(xi)內發(fa)現的(de)(de)(de)(de)(de)第二個環(huan)(huan)(huan)系(xi)統。天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)包含13個已命名的(de)(de)(de)(de)(de)小環(huan)(huan)(huan)，其中最(zui)明亮的(de)(de)(de)(de)(de)是ε環(huan)(huan)(huan)（Epsilon），其他的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)都非常黯淡(dan)。天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)像(xiang)木星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)一(yi)樣暗，但(dan)又像(xiang)土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)那樣有(you)相(xiang)當大的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)。天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)被(bei)(bei)認為(wei)是相(xiang)當年輕(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)，在(zai)圓環(huan)(huan)(huan)周圍的(de)(de)(de)(de)(de)空隙(xi)和不透明部(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)區別，暗示她們(men)不是與天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)同(tong)時形成的(de)(de)(de)(de)(de)，環(huan)(huan)(huan)中的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質可能(neng)來(lai)自被(bei)(bei)高速(su)撞擊或潮汐力(li)粉碎的(de)(de)(de)(de)(de)衛星(xing)(xing)(xing)(xing)。而最(zui)外(wai)面的(de)(de)(de)(de)(de)第5個環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)成分大部(bu)分是直(zhi)徑(jing)為(wei)幾米到(dao)幾十(shi)米的(de)(de)(de)(de)(de)冰塊。除此之外(wai)，天(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)可能(neng)還存在(zai)著大量的(de)(de)(de)(de)(de)窄環(huan)(huan)(huan)，寬度僅有(you)50米，單環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)反(fan)射率非常低。
天(tian)王(wang)星(xing)環(huan)的(de)發現(xian)(xian)日期是(shi)(shi)1977年(nian)3月10日，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J.Mink使用柯伊伯機載天(tian)文臺(tai)觀(guan)測(ce)時(shi)(shi)。這(zhe)個發現(xian)(xian)是(shi)(shi)很意外的(de)，他(ta)們(men)(men)原本的(de)計劃是(shi)(shi)觀(guan)測(ce)天(tian)王(wang)星(xing)掩(yan)蔽SAO158687以(yi)研究天(tian)王(wang)星(xing)的(de)大氣層。然而(er)，當他(ta)們(men)(men)分(fen)析觀(guan)測(ce)的(de)資(zi)料(liao)時(shi)(shi)，發現(xian)(xian)行星(xing)遮掩(yan)的(de)前后，這(zhe)顆恒星(xing)都曾(ceng)經短暫的(de)消失了(le)五次。他(ta)們(men)(men)認為(wei)，必(bi)須(xu)有個環(huan)系統圍繞著行星(xing)才(cai)能解釋。后來他(ta)們(men)(men)又偵(zhen)測(ce)到四個額外的(de)環(huan)。旅行者(zhe)2號(hao)在1986年(nian)飛(fei)掠(lve)過天(tian)王(wang)星(xing)時(shi)(shi)，直接(jie)看見了(le)這(zhe)些環(huan)。旅行者(zhe)2號(hao)也發現(xian)(xian)了(le)兩圈新的(de)光環(huan)，使環(huan)的(de)數量增(zeng)加到11圈（不包括2003年(nian)發現(xian)(xian)的(de)）。
在2005年12月，哈(ha)勃太空望遠鏡(jing)偵測到一對早(zao)先未(wei)曾發現的(de)(de)(de)(de)藍色(se)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)。最外(wai)(wai)圍的(de)(de)(de)(de)一圈與天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)距離比早(zao)先知道(dao)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)遠了(le)兩(liang)倍，因(yin)此(ci)新(xin)發現的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)被(bei)稱為環(huan)(huan)(huan)(huan)系統的(de)(de)(de)(de)外(wai)(wai)環(huan)(huan)(huan)(huan)，使天(tian)(tian)王(wang)星(xing)環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)數量增(zeng)加到13圈。哈(ha)柏同時也(ye)發現了(le)兩(liang)顆新(xin)的(de)(de)(de)(de)小衛(wei)星(xing)，其(qi)中的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)衛(wei)二十(shi)六還與最外(wai)(wai)面的(de)(de)(de)(de)μ環(huan)(huan)(huan)(huan)共享軌道(dao)。在2006年4月，凱克天(tian)(tian)文臺公布(bu)的(de)(de)(de)(de)新(xin)環(huan)(huan)(huan)(huan)影像中，外(wai)(wai)環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)一圈是(shi)藍色(se)的(de)(de)(de)(de)，另一圈則是(shi)紅色(se)的(de)(de)(de)(de)。關于外(wai)(wai)環(huan)(huan)(huan)(huan)顏色(se)是(shi)藍色(se)的(de)(de)(de)(de)一個假說(shuo)是(shi)，它由來(lai)自(zi)天(tian)(tian)衛(wei)二十(shi)六的(de)(de)(de)(de)細小冰微粒組成，因(yin)此(ci)能散(san)射足夠多(duo)的(de)(de)(de)(de)藍光。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)內環(huan)(huan)(huan)(huan)看(kan)起來(lai)是(shi)呈灰(hui)色(se)的(de)(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)有27顆(ke)(ke)(ke)已知天(tian)(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)，這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱(cheng)都出自威廉(lian)·莎士比(bi)亞和(he)亞歷山大·波普的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)歌(ge)劇中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人物。五(wu)顆(ke)(ke)(ke)主(zhu)要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱(cheng)是(shi)(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)（Tatania）和(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(san)和(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四是(shi)(shi)威廉(lian)·赫歇(xie)爾(er)在(zai)(zai)1787年(nian)3月13日發現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第一顆(ke)(ke)(ke)和(he)第二(er)顆(ke)(ke)(ke)天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(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)一和(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)是(shi)(shi)在(zai)(zai)1851年(nian)被威廉(lian)·拉塞爾(er)發現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。但直到1852年(nian)，威廉(lian)·赫歇(xie)爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兒子約翰·赫歇(xie)爾(er)才為這四顆(ke)(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)命名。1948年(nian)，杰拉德(de)·柯伊伯發現(xian)第五(wu)顆(ke)(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)。天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量是(shi)(shi)氣態(tai)巨星(xing)(xing)(xing)中最少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，五(wu)顆(ke)(ke)(ke)主(zhu)要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)質(zhi)量還不到海衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半。最大的(de)(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(san)半徑(jing)只有788.9公里(li)，還不到月球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半，但是(shi)(shi)比(bi)土星(xing)(xing)(xing)第二(er)大的(de)(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(wu)（Rhea）稍大些(xie)。這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反照(zhao)率相對也較(jiao)低，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)約為0.2，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一約為0.35（在(zai)(zai)綠色(se)光譜上）。這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)由冰(bing)和(he)巖石組成，大約是(shi)(shi)50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)和(he)50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖石，冰(bing)也許包含(han)氨(an)和(he)二(er)氧(yang)化碳(tan)。
在(zai)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)中，天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一有(you)著最(zui)年(nian)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面，上面只有(you)少許的(de)(de)(de)(de)(de)(de)隕石坑(keng)，天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)看起來是(shi)最(zui)古老的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五擁有(you)深達20公里的(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷層峽谷，梯田狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)層次和(he)混(hun)亂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化，形(xing)成(cheng)令人混(hun)淆(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面年(nian)齡和(he)特征。天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五過(guo)去(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)質(zhi)活動被(bei)認為(wei)是(shi)在(zai)某段時(shi)候當(dang)其(qi)軌(gui)道比(bi)當(dang)前更偏心(xin)時(shi)受到(dao)潮汐加熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，偏心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因大概是(shi)跟天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)軌(gui)道共(gong)(gong)振（過(guo)去(qu)與當(dang)今3:1比(bi)例）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果。與地(di)幔上涌并(bing)擠入相關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外部加工很可能是(shi)天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五上如同“賽馬場”形(xing)狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冕狀物（詳見金星(xing)冕狀物）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)起源。同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一被(bei)認為(wei)曾經處(chu)于與天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)4:1軌(gui)道共(gong)(gong)振的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置。旅行(xing)者(zhe)2號探測(ce)器(qi)于1986年(nian)1月飛掠天(tian)王星(xing)，在(zai)隨(sui)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)照片研究中，天(tian)文(wen)學家發現了(le)天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)六至(zhi)天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)十(shi)(shi)五以及(ji)天(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)十(shi)(shi)五共(gong)(gong)11顆(ke)小(xiao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)。后來使用地(di)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)望遠鏡也證實了(le)這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)。
天王(wang)星的(de)(de)體積(ji)約為(wei)地(di)球的(de)(de)64倍，其大(da)氣(qi)(qi)中包含83%的(de)(de)氫氣(qi)(qi)，15%的(de)(de)氦氣(qi)(qi)，2%的(de)(de)甲烷氣(qi)(qi)體，表面溫度(du)平(ping)均為(wei)零下215℃。2014年8月(yue)6日，美(mei)國(guo)國(guo)家航空(kong)航天局（NASA）和(he)歐洲航天局（ESA）在夏威(wei)夷(yi)凱克天文(wen)臺(tai)（W.M.Keck Observatory），利用哈勃(bo)太空(kong)望遠鏡(jing)成功(gong)的(de)(de)觀(guan)測并記錄了一場最大(da)規模的(de)(de)風(feng)暴(bao)。因(yin)為(wei)天王(wang)星具備氣(qi)(qi)態行星的(de)(de)特(te)質，所以經常爆發風(feng)暴(bao)，此前觀(guan)測到(dao)的(de)(de)一次最大(da)規模的(de)(de)風(feng)暴(bao)被命名為(wei)Berg。Berg發生在2000年，其引起的(de)(de)巨大(da)影響一直持(chi)續到(dao)2009年才消失(shi)殆盡。
1986年1月(yue)，美(mei)國國家航空(kong)航天(tian)局的(de)(de)(de)(de)(de)旅(lv)(lv)行(xing)者(zhe)2號拜訪了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星。這是對天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星僅有的(de)(de)(de)(de)(de)近距離探測(ce)，之(zhi)后一直沒有新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)探測(ce)計劃(hua)。旅(lv)(lv)行(xing)者(zhe)2號在(zai)1977年發射，在(zai)繼續(xu)前往海王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)旅(lv)(lv)程之(zhi)前，旅(lv)(lv)行(xing)者(zhe)2號在(zai)1月(yue)24日最(zui)接(jie)近天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星，距離近達81500公里。旅(lv)(lv)行(xing)者(zhe)2號研究了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星大氣(qi)(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構和化學組成，發現了(le)10顆新(xin)衛星，還(huan)研究了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星因(yin)為(wei)自(zi)轉軸傾斜97.77°所造(zao)成的(de)(de)(de)(de)(de)獨(du)特氣(qi)(qi)候，并觀察了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)系統(tong)。它也研究了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)。它對最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)五顆衛星做了(le)首度的(de)(de)(de)(de)(de)詳細(xi)調查(cha)，并研究當時已知的(de)(de)(de)(de)(de)九圈光(guang)環(huan)(huan)，也新(xin)發現了(le)另外兩道光(guang)環(huan)(huan)。
歲月靜好
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