在古(gu)代(dai)(dai)人們就(jiu)熟知五顆行星(xing)(xing)(xing)（水星(xing)(xing)(xing)、金(jin)(jin)星(xing)(xing)(xing)、火星(xing)(xing)(xing)、木星(xing)(xing)(xing)、土星(xing)(xing)(xing)），與它們相比，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)亮度也是肉(rou)眼可見的(de)。但(dan)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)亮度較暗(an)、繞(rao)行速度緩慢(man)，并且由于那時望遠鏡觀(guan)測能(neng)力不足，被(bei)古(gu)代(dai)(dai)的(de)觀(guan)測者(zhe)認定為(wei)是一顆恒星(xing)(xing)(xing)。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)在被(bei)發現是行星(xing)(xing)(xing)之前(qian)，已經被(bei)觀(guan)測了(le)很多(duo)次(ci)，但(dan)都把它當作恒星(xing)(xing)(xing)看待。最早(zao)的(de)紀錄可以(yi)追(zhui)溯至(zhi)(zhi)1690年約翰·佛蘭(lan)斯蒂(di)德（John Flamsteed），在星(xing)(xing)(xing)表中將其編(bian)為(wei)金(jin)(jin)牛座34（34 Tauri），并且至(zhi)(zhi)少觀(guan)測了(le)6次(ci)。法國天(tian)文學家(jia)Pierre Charles Le Monnier在1750至(zhi)(zhi)1769年也至(zhi)(zhi)少觀(guan)測了(le)12次(ci)，包括一次(ci)連續四夜的(de)觀(guan)測。
威廉·赫歇(xie)(xie)爾在(zai)(zai)1781年3月13日于他(ta)(ta)位于英(ying)格蘭薩(sa)默塞特(te)郡巴(ba)斯(si)城新(xin)國王街(jie)19號(hao)（現(xian)為(wei)(wei)赫歇(xie)(xie)爾天文博物館）自(zi)宅(zhai)的(de)(de)庭院中觀(guan)察(cha)到這(zhe)顆(ke)(ke)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，但在(zai)(zai)1781年4月26日最(zui)早的(de)(de)報告中他(ta)(ta)稱之為(wei)(wei)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。赫歇(xie)(xie)爾用他(ta)(ta)自(zi)己設(she)計的(de)(de)望遠鏡“對這(zhe)顆(ke)(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)做(zuo)了一(yi)系列視差(cha)的(de)(de)觀(guan)察(cha)”。他(ta)(ta)在(zai)(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)學報上的(de)(de)記錄著：“在(zai)(zai)與金牛座ζ成90°的(de)(de)位置(zhi)……有一(yi)個(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)云樣的(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)者是(shi)一(yi)顆(ke)(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”在(zai)(zai)3月17日，他(ta)(ta)注記著：“我(wo)(wo)(wo)找到一(yi)顆(ke)(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)星(xing)(xing)(xing)(xing)云狀的(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)，并且由他(ta)(ta)的(de)(de)位置(zhi)變(bian)化發(fa)現(xian)是(shi)一(yi)顆(ke)(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”當他(ta)(ta)將發(fa)現(xian)提交給(gei)皇家學會時，雖然(ran)含蓄的(de)(de)認為(wei)(wei)比(bi)較(jiao)(jiao)像行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，但仍然(ran)聲稱是(shi)發(fa)現(xian)了彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)：“當我(wo)(wo)(wo)首次看(kan)到這(zhe)顆(ke)(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)時，我(wo)(wo)(wo)所使用的(de)(de)光(guang)學倍(bei)率(lv)是(shi)227。從(cong)經驗中我(wo)(wo)(wo)知(zhi)(zhi)道(dao)，恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑不(bu)會隨(sui)光(guang)學倍(bei)率(lv)成比(bi)例放大，如行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)那樣；因此(ci)我(wo)(wo)(wo)將倍(bei)率(lv)設(she)成460與932，結果發(fa)現(xian)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑隨(sui)光(guang)學倍(bei)率(lv)成比(bi)例放大，如同它(ta)應該在(zai)(zai)它(ta)不(bu)是(shi)顆(ke)(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)推測(ce)(ce)下(xia)，而我(wo)(wo)(wo)比(bi)較(jiao)(jiao)過的(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)徑不(bu)會以相同比(bi)率(lv)增加。更進一(yi)步說，被光(guang)學放大的(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)已遠超過其光(guang)度所允(yun)許，它(ta)看(kan)來在(zai)(zai)強大倍(bei)率(lv)下(xia)朦(meng)朧且不(bu)清楚，而根據我(wo)(wo)(wo)幾千次觀(guan)測(ce)(ce)我(wo)(wo)(wo)知(zhi)(zhi)道(dao)（在(zai)(zai)這(zhe)情況下(xia)）這(zhe)些(xie)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)會保留其光(guang)澤與清晰。結果顯示我(wo)(wo)(wo)所臆測(ce)(ce)的(de)(de)有充足根據，這(zhe)證明是(shi)我(wo)(wo)(wo)們最(zui)近觀(guan)察(cha)的(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”
赫(he)歇(xie)爾(er)將他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現通知皇家(jia)天(tian)文學家(jia)內維爾(er)·馬斯基林（Nevil Maskelyne），4月23日(ri)收到信件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬斯基林語(yu)無倫次的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回復說：“我(wo)不(bu)知該如何稱呼(hu)它，它在(zai)(zai)接(jie)近圓形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)道(dao)(dao)(dao)上移動(dong)很像一顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)，而(er)彗星(xing)(xing)是(shi)在(zai)(zai)很扁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)橢圓軌(gui)道(dao)(dao)(dao)上移動(dong)。我(wo)也(ye)沒(mei)有看(kan)見彗發或彗尾。“當赫(he)歇(xie)爾(er)繼(ji)續謹慎(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)以彗星(xing)(xing)描述(shu)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)對象，其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文學家(jia)已經開始做(zuo)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)懷(huai)疑。芬蘭-瑞(rui)典天(tian)文學家(jia)安德斯·約翰·萊克(ke)塞爾(er)（Anders Johan Lexell）估計它至(zhi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)是(shi)地(di)球(qiu)至(zhi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)18倍(bei)，而(er)沒(mei)有彗星(xing)(xing)曾在(zai)(zai)近日(ri)點四倍(bei)于地(di)球(qiu)至(zhi)太(tai)陽(yang)距離(li)之(zhi)外(wai)被(bei)觀測(ce)到。柏林天(tian)文學家(jia)約翰·波得(de)（Johann Elert Bode）描述(shu)赫(he)歇(xie)爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現像是(shi)“在(zai)(zai)土星(xing)(xing)軌(gui)道(dao)(dao)(dao)之(zhi)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓形(xing)軌(gui)道(dao)(dao)(dao)上移動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)，可(ke)以被(bei)視為迄今仍未知的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)像行(xing)(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)體”。波得(de)斷定這(zhe)(zhe)個以圓軌(gui)道(dao)(dao)(dao)運行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)體比(bi)彗星(xing)(xing)更像是(shi)一顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。這(zhe)(zhe)個天(tian)體很快便被(bei)接(jie)受是(shi)一顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。在(zai)(zai)1783年，法國科學家(jia)皮埃(ai)爾(er)-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）證(zheng)實赫(he)歇(xie)爾(er)發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)一顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。赫(he)歇(xie)爾(er)本(ben)人也(ye)向(xiang)英國皇家(jia)學會的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主席約瑟(se)夫(fu)·班(ban)克(ke)斯（Joseph Banks）承認這(zhe)(zhe)個事實：“經由歐洲(zhou)最杰(jie)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文學家(jia)觀察(cha)，顯示這(zhe)(zhe)顆(ke)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)星(xing)(xing)，我(wo)很榮譽的(de)(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)(de)，是(shi)太(tai)陽(yang)系內主要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)之(zhi)一。”
為此，威廉(lian)·赫歇(xie)(xie)爾(er)被英(ying)國皇家(jia)學(xue)會授予科普(pu)利獎(jiang)章。英(ying)國國王喬治三世依據他的成就(jiu)，給(gei)予赫歇(xie)(xie)爾(er)每(mei)年200英(ying)鎊(bang)的年薪(xin)（相(xiang)當于2019年的24000英(ying)鎊(bang)），并要求他移(yi)居至溫莎城堡附近，好讓皇室家(jia)族成員有機會使用他的望遠鏡觀(guan)星。
馬斯(si)基(ji)林(lin)曾這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)問赫歇(xie)(xie)爾：“幫天(tian)文學(xue)世(shi)(shi)界一個忙，為(wei)您的(de)(de)(de)(de)行星(xing)取個名字，這(zhe)也(ye)完全是為(wei)了您所(suo)愛的(de)(de)(de)(de)，并且也(ye)是我(wo)們(men)迫(po)切期望您為(wei)您的(de)(de)(de)(de)發現所(suo)做(zuo)的(de)(de)(de)(de)。”回(hui)(hui)應馬基(ji)斯(si)林(lin)的(de)(de)(de)(de)請求，赫歇(xie)(xie)爾決定(ding)命名為(wei)“喬治(zhi)之星(xing)（Georgium Sidus或Georgian Planet）以紀念(nian)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)新贊(zan)助人——喬治(zhi)三(san)世(shi)(shi)。他(ta)(ta)在(zai)給(gei)約瑟(se)夫·班克斯(si)的(de)(de)(de)(de)信件(jian)(jian)中解(jie)釋道：“在(zai)古老的(de)(de)(de)(de)神(shen)話蠻荒(huang)世(shi)(shi)紀，我(wo)們(men)賦予行星(xing)名稱墨丘利（Mercury）、維納(na)斯(si)（Venus）、瑪爾斯(si)（Mars）、朱(zhu)(zhu)庇特(te)（Jupiter）與(yu)薩(sa)圖恩（Saturn）以表(biao)彰(zhang)當(dang)時最具分(fen)量的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)英雄及神(shen)祇。在(zai)身處現今更為(wei)理(li)性(xing)開化的(de)(de)(de)(de)紀元(yuan)，我(wo)們(men)將(jiang)(jiang)很難(nan)如法泡制將(jiang)(jiang)新發現的(de)(de)(de)(de)天(tian)體稱為(wei)朱(zhu)(zhu)諾（Juno）、帕拉斯(si)（Pallas）、阿波羅（Apollo）或密涅瓦（Minerva）。如果任何(he)未來世(shi)(shi)紀的(de)(de)(de)(de)天(tian)文學(xue)家問我(wo)：當(dang)這(zhe)個剛剛找到(dao)的(de)(de)(de)(de)行星(xing)發現時，照您的(de)(de)(de)(de)年表(biao)有沒有任何(he)特(te)別顯著的(de)(de)(de)(de)事件(jian)(jian)首先列入考(kao)慮表(biao)揚(yang)。我(wo)將(jiang)(jiang)會很滿(man)意的(de)(de)(de)(de)回(hui)(hui)答：‘在(zai)喬治(zhi)三(san)世(shi)(shi)（四海升平(ping)）的(de)(de)(de)(de)統治(zhi)下’。“
八大(da)行星(xing)(xing)中僅有天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)英文名(ming)稱Uranus取自希臘神(shen)(shen)(shen)話(hua)而非羅(luo)(luo)馬神(shen)(shen)(shen)話(hua)。希臘神(shen)(shen)(shen)話(hua)中的(de)(de)(de)天空之神(shen)(shen)(shen)烏拉諾斯（Uranus），是農神(shen)(shen)(shen)克洛諾斯（Cronus）的(de)(de)(de)父親，眾神(shen)(shen)(shen)之王宙斯（Zeus）的(de)(de)(de)祖父，這(zhe)三代主神(shen)(shen)(shen)分別相當于(yu)羅(luo)(luo)馬神(shen)(shen)(shen)話(hua)中的(de)(de)(de)凱(kai)路斯（Caelus，未(wei)被天體使用），薩圖(tu)恩(en)（Saturn，土星(xing)(xing)的(de)(de)(de)名(ming)稱），朱庇特（Jupiter，木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)名(ming)稱）。
法國天文(wen)學家(jia)杰(jie)羅姆·拉蘭德（Jer?me Lalande）曾建議將(jiang)這顆行(xing)星稱(cheng)(cheng)為(wei)赫歇爾(er)以尊(zun)崇它的(de)發(fa)現(xian)者。但是(shi)，德國天文(wen)學家(jia)約翰(han)·波(bo)(bo)得(de)（Johann Elert Bode）贊成用(yong)希臘神(shen)話中的(de)Uranus命(ming)名(ming)。波(bo)(bo)得(de)的(de)觀(guan)點(dian)是(shi)克洛諾斯是(shi)宙斯的(de)父(fu)親(qin)（薩圖恩是(shi)朱庇特的(de)父(fu)親(qin)），新(xin)的(de)行(xing)星則(ze)應該取名(ming)為(wei)克洛諾斯的(de)父(fu)親(qin)——烏(wu)拉諾斯。Uranus的(de)名(ming)稱(cheng)(cheng)最早是(shi)在(zai)赫歇爾(er)過世一年(nian)之(zhi)后(hou)的(de)1823年(nian)才出現(xian)于(yu)官方文(wen)件(jian)中。喬(qiao)治三(san)世或“喬(qiao)治之(zhi)星”的(de)名(ming)稱(cheng)(cheng)在(zai)之(zhi)后(hou)仍經常被(bei)使用(yong)（只在(zai)英國使用(yong)），直到1850年(nian)，英國航海星歷(li)局才換用(yong)Uranus的(de)名(ming)稱(cheng)(cheng)。之(zhi)后(hou)，Uranus便成為(wei)普(pu)遍接受的(de)名(ming)字。
天王(wang)星的形容詞（Uranian）被(bei)鈾的發(fa)現者Martin Klaproth用來命(ming)名在(zai)(zai)(zai)1789年新發(fa)現的元素。Uranus的重(zhong)音(yin)(yin)在(zai)(zai)(zai)第(di)一(yi)個音(yin)(yin)節(jie)，因為倒數第(di)二個音(yin)(yin)a是(shi)短音(yin)(yin)（ūr?n?s）并且是(shi)開放(fang)的音(yin)(yin)節(jie)。這樣的音(yin)(yin)節(jie)在(zai)(zai)(zai)拉(la)丁文中從未被(bei)強調過(guo)，因此在(zai)(zai)(zai)傳(chuan)統(tong)上名字的正確發(fa)音(yin)(yin)是(shi)來自英語的[?j?.r?.n?s]。傳(chuan)統(tong)上不正確的發(fa)音(yin)(yin)，重(zhong)音(yin)(yin)落在(zai)(zai)(zai)第(di)二音(yin)(yin)節(jie)并且將a發(fa)成長音(yin)(yin)是(shi)很普通的。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文學符號是(shi)?，綜合了火星(xing)(xing)(xing)和太陽符號，因為(wei)(wei)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)是(shi)希臘神話的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)空之神，被認為(wei)(wei)是(shi)由太陽和火星(xing)(xing)(xing)聯合的(de)(de)(de)(de)(de)力量所控制的(de)(de)(de)(de)(de)。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)占星(xing)(xing)(xing)學上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)符號?，是(shi)拉蘭德在(zai)(zai)1784年(nian)建議的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)給(gei)赫歇(xie)爾的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)封信(xin)中，拉蘭德描述道(dao)“地(di)球符號的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)方放置(zhi)著您姓氏的(de)(de)(de)(de)(de)首(shou)字母(mu)”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年(nian)，清(qing)代天(tian)文學家李善蘭在(zai)(zai)翻譯(yi)約翰·赫歇(xie)爾所著的(de)(de)(de)(de)(de)《天(tian)文學綱(gang)要》的(de)(de)(de)(de)(de)譯(yi)著《談天(tian)》中，分別將Uranus與Neptune意譯(yi)為(wei)(wei)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)、海王(wang)星(xing)(xing)(xing)，此后(hou)廣泛(fan)在(zai)(zai)中國(guo)、日本、韓國(guo)和越南等亞洲國(guo)家使用。
天王(wang)(wang)星(xing)每84個地球(qiu)年(nian)(nian)環(huan)繞太陽公(gong)轉(zhuan)一(yi)周，與太陽的(de)平均距離大(da)約30億公(gong)里(li)，陽光的(de)強度只(zhi)(zhi)有地球(qiu)的(de)1/400。天王(wang)(wang)星(xing)的(de)軌(gui)道參數在(zai)1783年(nian)(nian)首度被(bei)拉普拉斯計(ji)算出(chu)來，但(dan)隨著時間，預測(ce)(ce)和(he)觀測(ce)(ce)的(de)位置(zhi)開(kai)始出(chu)現誤(wu)差。在(zai)1841年(nian)(nian)，英國(guo)(guo)天文(wen)(wen)學家(jia)約翰·柯西·亞當斯（John Couch Adams）首先提(ti)出(chu)誤(wu)差也許(xu)可(ke)以歸結(jie)于一(yi)顆尚未被(bei)看見(jian)(jian)的(de)行星(xing)的(de)擾(rao)動(dong)。在(zai)1845年(nian)(nian)，法(fa)國(guo)(guo)天文(wen)(wen)教(jiao)師勒維耶（Urbain Le Verrier）開(kai)始獨立的(de)進(jin)行天王(wang)(wang)星(xing)軌(gui)道的(de)研究，在(zai)1846年(nian)(nian)9月23日，德國(guo)(guo)天文(wen)(wen)學家(jia)約翰·格(ge)弗里(li)恩·伽勒（Johann Gottfried Galle）在(zai)勒維耶預測(ce)(ce)位置(zhi)的(de)附近發現了一(yi)顆新行星(xing)，稍后被(bei)命名為海王(wang)(wang)星(xing)。天王(wang)(wang)星(xing)內部(bu)的(de)自(zi)轉(zhuan)周期是17小時又(you)14分，但(dan)和(he)所有巨行星(xing)一(yi)樣，天王(wang)(wang)星(xing)上部(bu)的(de)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)朝自(zi)轉(zhuan)的(de)方向可(ke)以體驗到非(fei)常(chang)強的(de)風。實際(ji)上，在(zai)有些緯度，像(xiang)是從赤(chi)道到南極的(de)2/3緯度上，可(ke)以看見(jian)(jian)移(yi)動(dong)得非(fei)常(chang)迅速的(de)大(da)氣(qi)(qi)，只(zhi)(zhi)要(yao)14個小時就能(neng)完整的(de)環(huan)繞行星(xing)自(zi)轉(zhuan)一(yi)周。
從(cong)1995至(zhi)2006年，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)視星(xing)(xing)等在(zai)(zai)+5.6至(zhi)+5.9等之間，勉強在(zai)(zai)肉(rou)眼(yan)可見的(de)+6.0等之上(shang)，它(ta)的(de)角直(zhi)徑在(zai)(zai)3.4至(zhi)3.7弧秒；比較土星(xing)(xing)是16至(zhi)20弧秒，木星(xing)(xing)則是32至(zhi)45弧秒。在(zai)(zai)沖的(de)時候(hou)，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)可以用(yong)肉(rou)眼(yan)在(zai)(zai)黑暗、無光污染的(de)天(tian)空直(zhi)接看見，即使在(zai)(zai)城市中也能(neng)(neng)輕(qing)易的(de)使用(yong)雙筒望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡看見。使用(yong)物鏡的(de)口徑在(zai)(zai)15至(zhi)25厘米的(de)大型(xing)業(ye)余天(tian)文(wen)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)將呈現(xian)蒼白(bai)的(de)深藍色盤狀與明顯的(de)周邊(bian)昏暗；口徑25厘米或更大的(de)，云的(de)型(xing)態(tai)和(he)一(yi)些大的(de)衛星(xing)(xing)，像是天(tian)衛三和(he)天(tian)衛四，都有可能(neng)(neng)看見。
天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸可以說是躺在(zai)軌道(dao)(dao)平面上(shang)的(de)(de)(de)，傾斜的(de)(de)(de)角度高達97.77°，這使得它的(de)(de)(de)季節變化完全不同于(yu)其他(ta)的(de)(de)(de)行(xing)(xing)(xing)星。其它行(xing)(xing)(xing)星的(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸相對于(yu)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)的(de)(de)(de)軌道(dao)(dao)平面都是朝(chao)上(shang)的(de)(de)(de)，天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)轉(zhuan)動(dong)則像球一(yi)(yi)樣(yang)側著滾(gun)動(dong)。當(dang)天(tian)王(wang)星在(zai)至(zhi)日前(qian)后時，一(yi)(yi)個(ge)極(ji)點(dian)會持續的(de)(de)(de)指向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)，另一(yi)(yi)個(ge)極(ji)點(dian)則背向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)。只有在(zai)赤道(dao)(dao)附近狹窄的(de)(de)(de)區(qu)域(yu)內(nei)可以體會到迅速的(de)(de)(de)日夜(ye)(ye)交替，但太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)位置非常的(de)(de)(de)低(di)，有如在(zai)地(di)球的(de)(de)(de)極(ji)區(qu)；其余地(di)區(qu)則是長晝(zhou)或長夜(ye)(ye)，沒有日夜(ye)(ye)交替。運行(xing)(xing)(xing)到軌道(dao)(dao)的(de)(de)(de)另一(yi)(yi)側時，換(huan)成軸的(de)(de)(de)另一(yi)(yi)極(ji)指向(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)；每一(yi)(yi)個(ge)極(ji)都會有被太(tai)(tai)陽(yang)(yang)持續的(de)(de)(de)照射42年的(de)(de)(de)極(ji)晝(zhou)，而(er)在(zai)另外42年則處于(yu)極(ji)夜(ye)(ye)。在(zai)接近晝(zhou)夜(ye)(ye)平分點(dian)（分點(dian)）時，太(tai)(tai)陽(yang)(yang)正對著天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)赤道(dao)(dao)，天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)日夜(ye)(ye)交替會和(he)其他(ta)的(de)(de)(de)行(xing)(xing)(xing)星相似，在(zai)2007年12月7日，天(tian)王(wang)星經過分點(dian)。
天王星(xing)(xing)(xing)主要是(shi)(shi)(shi)由(you)巖石與各(ge)種成(cheng)分不(bu)同的(de)(de)(de)水冰物質所(suo)組成(cheng)，其(qi)組成(cheng)主要元素為(wei)(wei)氫（83%），其(qi)次(ci)為(wei)(wei)氦（15%）。在許多方(fang)面天王星(xing)(xing)(xing)（海(hai)王星(xing)(xing)(xing)也是(shi)(shi)(shi)）與大(da)部(bu)(bu)分都是(shi)(shi)(shi)氣(qi)態氫組成(cheng)的(de)(de)(de)木星(xing)(xing)(xing)與土星(xing)(xing)(xing)不(bu)同，其(qi)性質比(bi)較接(jie)近木星(xing)(xing)(xing)與土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)地(di)核部(bu)(bu)分，而沒(mei)(mei)有類木行星(xing)(xing)(xing)包圍(wei)在外的(de)(de)(de)巨大(da)液(ye)態氣(qi)體表面（主要是(shi)(shi)(shi)由(you)金屬(shu)氫化合物氣(qi)體受重力液(ye)化形成(cheng)）。天王星(xing)(xing)(xing)并(bing)沒(mei)(mei)有土星(xing)(xing)(xing)與木星(xing)(xing)(xing)那樣的(de)(de)(de)巖石內核，它的(de)(de)(de)金屬(shu)成(cheng)分是(shi)(shi)(shi)以一種比(bi)較平(ping)均的(de)(de)(de)狀態分布在整個地(di)殼之(zhi)內。直接(jie)以肉(rou)眼觀察，天王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)表面呈現洋藍色(se)，這是(shi)(shi)(shi)因為(wei)(wei)它的(de)(de)(de)甲(jia)烷大(da)氣(qi)吸收(shou)了大(da)部(bu)(bu)分的(de)(de)(de)紅(hong)色(se)光(guang)譜所(suo)導致。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)主要(yao)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)巖(yan)石與(yu)各種成(cheng)分(fen)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)水冰物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)所組(zu)成(cheng)，其(qi)組(zu)成(cheng)主要(yao)元(yuan)素為氫(qing)（83%），其(qi)次為氦（15%）。在許多方面(mian)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)（海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)也是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)）與(yu)大部(bu)分(fen)都是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)氣態氫(qing)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)木(mu)星(xing)(xing)(xing)與(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)同，其(qi)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)比較(jiao)接近(jin)木(mu)星(xing)(xing)(xing)與(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)地核部(bu)分(fen)，而沒有(you)類(lei)木(mu)行(xing)星(xing)(xing)(xing)包圍(wei)在外的(de)(de)(de)(de)(de)巨大液態氣體表(biao)面(mian)（主要(yao)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)金屬氫(qing)化合物(wu)(wu)氣體受重力液化形成(cheng)）。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)大約是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)14.5倍(bei)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)類(lei)木(mu)行(xing)星(xing)(xing)(xing)中(zhong)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)最(zui)小的(de)(de)(de)(de)(de)。它的(de)(de)(de)(de)(de)密度是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)1.29公克/厘(li)米3只比土(tu)星(xing)(xing)(xing)高一些(xie)，直徑雖(sui)然與(yu)海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)相似（大約是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)4倍(bei)），但質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)較(jiao)低。這些(xie)數值顯示(shi)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)主要(yao)由(you)各種各樣揮發(fa)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)，例(li)如水、氨和甲烷組(zu)成(cheng)。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)內部(bu)冰的(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)含(han)量(liang)(liang)還不(bu)(bu)能精確的(de)(de)(de)(de)(de)知道，根(gen)據選擇(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)模型不(bu)(bu)同有(you)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)總(zong)在地球(qiu)(qiu)(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)9.3至13.5倍(bei)之間。氫(qing)和氦在全體中(zhong)只占(zhan)很小的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，大約在0.5至1.5地球(qiu)(qiu)(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)。剩余的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)（0.5至3.7地球(qiu)(qiu)(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)）才(cai)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)巖(yan)石物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)。
天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)標準模型結構(gou)包括三(san)個層(ceng)面：在(zai)中心是(shi)巖(yan)石的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)(he)，中間是(shi)冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)地幔(man)(man)，最外面是(shi)氫(qing)/氦組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)外殼。相(xiang)(xiang)較之下(xia)核(he)(he)非(fei)常的(de)(de)(de)(de)(de)小，只有0.55地球(qiu)質(zhi)(zhi)量，半徑(jing)不到天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)20%；地幔(man)(man)則是(shi)個龐然大(da)(da)(da)物，質(zhi)(zhi)量大(da)(da)(da)約是(shi)地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)13.4倍；而(er)最外層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)則相(xiang)(xiang)對上是(shi)不明(ming)確的(de)(de)(de)(de)(de)，大(da)(da)(da)約擴(kuo)展占有剩余(yu)20%的(de)(de)(de)(de)(de)半徑(jing)，但質(zhi)(zhi)量大(da)(da)(da)約只有地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)0.5倍。天(tian)王星(xing)核(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)密度大(da)(da)(da)約是(shi)9g/cm3，在(zai)核(he)(he)和(he)地幔(man)(man)交界處的(de)(de)(de)(de)(de)壓力是(shi)800萬巴和(he)大(da)(da)(da)約5000K的(de)(de)(de)(de)(de)溫度。冰(bing)地幔(man)(man)實際上并(bing)不是(shi)由一(yi)般意義上所謂的(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)，而(er)是(shi)由水(shui)、氨和(he)其他揮(hui)發性(xing)物質(zhi)(zhi)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱且(qie)稠密的(de)(de)(de)(de)(de)流體。這些流體有高導電性(xing)，有時(shi)被稱為(wei)水(shui)–氨的(de)(de)(de)(de)(de)海洋。天(tian)王星(xing)和(he)海王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)塊結構(gou)與木星(xing)和(he)土(tu)星(xing)相(xiang)(xiang)當的(de)(de)(de)(de)(de)不同，冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分多于(yu)氣(qi)體，因此有理由將她們分開(kai)另成(cheng)(cheng)一(yi)類(lei)為(wei)冰(bing)巨星(xing)。
上面所考(kao)(kao)慮的(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)或多(duo)或少都(dou)是標準的(de)(de)(de)(de)，但是其他(ta)的(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)也能滿足觀測(ce)的(de)(de)(de)(de)結果。例如(ru)，如(ru)果大量的(de)(de)(de)(de)氫和(he)巖(yan)石混(hun)合(he)在(zai)地幔中(zhong)，則(ze)冰的(de)(de)(de)(de)總量就會(hui)減少，并且相對的(de)(de)(de)(de)巖(yan)石和(he)氫的(de)(de)(de)(de)總量就會(hui)提高；可利用(yong)的(de)(de)(de)(de)數據還(huan)不足以(yi)讓我門確認哪(na)一(yi)種(zhong)模(mo)型(xing)才(cai)是正確的(de)(de)(de)(de)。天王星(xing)內部的(de)(de)(de)(de)流體(ti)結構(gou)意(yi)味著沒有固體(ti)表(biao)面，氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)(qi)層是逐漸轉變成內部的(de)(de)(de)(de)液體(ti)層內。但是，為(wei)便(bian)于扁球體(ti)的(de)(de)(de)(de)轉動，在(zai)大氣(qi)(qi)壓(ya)力達到(dao)1巴之(zhi)處被定義和(he)考(kao)(kao)慮為(wei)行星(xing)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面時，天王星(xing)赤(chi)道半徑和(he)極(ji)半徑分別是25559±4和(he)24973±20公里。這樣的(de)(de)(de)(de)表(biao)面將作(zuo)為(wei)這篇(pian)文章(zhang)中(zhong)高度的(de)(de)(de)(de)零點。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)內(nei)(nei)熱(re)(re)看上去明顯的(de)(de)(de)比其他(ta)的(de)(de)(de)類木行(xing)星(xing)為(wei)低(di)，在天(tian)(tian)文的(de)(de)(de)項(xiang)目中，它是(shi)低(di)熱(re)(re)流(liu)量(liang)(liang)。仍不了解天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)內(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)何會如(ru)此低(di)，大小和成(cheng)分(fen)與天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)像是(shi)雙胞(bao)胎的(de)(de)(de)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)，放出(chu)至太空中的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)是(shi)得(de)自太陽的(de)(de)(de)2.61倍；相(xiang)反的(de)(de)(de)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)幾乎沒有(you)(you)多出(chu)來的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)被(bei)放出(chu)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)在遠紅外（也就(jiu)是(shi)熱(re)(re)輻射）的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)釋出(chu)的(de)(de)(de)總能量(liang)(liang)是(shi)大氣層(ceng)吸收(shou)自太陽能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)1.06±0.08倍。事實上，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)熱(re)(re)流(liu)量(liang)(liang)只(zhi)有(you)(you)0.042±0.047w/m2，遠低(di)于地球內(nei)(nei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)流(liu)量(liang)(liang)0.075w/m2。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)對流(liu)層(ceng)頂的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)最(zui)低(di)溫(wen)(wen)度(du)紀錄只(zhi)有(you)(you)49K，使(shi)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)成(cheng)為(wei)太陽系溫(wen)(wen)度(du)最(zui)低(di)的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)，比海王(wang)(wang)(wang)星(xing)還要冷。在天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)被(bei)超重(zhong)質量(liang)(liang)天(tian)(tian)體撞擊而造成(cheng)自轉軸極度(du)傾斜的(de)(de)(de)撞擊假說(shuo)中，也包含了內(nei)(nei)熱(re)(re)的(de)(de)(de)流(liu)失，因(yin)此留給天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)一(yi)個內(nei)(nei)熱(re)(re)被(bei)耗盡的(de)(de)(de)核心(xin)溫(wen)(wen)度(du)。另(ling)一(yi)種假說(shuo)認(ren)為(wei)在天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)內(nei)(nei)部(bu)上層(ceng)有(you)(you)阻(zu)止內(nei)(nei)熱(re)(re)傳達到(dao)表(biao)面的(de)(de)(de)障礙層(ceng)存在，例如(ru)，對流(liu)也許(xu)僅發生在一(yi)組不同的(de)(de)(de)結構之間，也許(xu)禁止熱(re)(re)能向上傳遞(di)。
根據旅(lv)行者2號的(de)(de)探測結果，科學家(jia)推測天(tian)王(wang)(wang)星(xing)上可能(neng)有一個(ge)深(shen)度達(da)10000公(gong)里、溫度高(gao)達(da)6650℃，由水、硅、鎂、含(han)氮分(fen)子、碳氫化合物及離子化物質組成的(de)(de)液態海(hai)(hai)洋(yang)(yang)。由于(yu)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)上巨(ju)大(da)而沉重的(de)(de)大(da)氣(qi)(qi)壓力，令分(fen)子緊靠在一起，使(shi)得這高(gao)溫海(hai)(hai)洋(yang)(yang)未能(neng)沸騰(teng)及蒸發(fa)。反過來，正由于(yu)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)的(de)(de)高(gao)溫，恰好阻擋了高(gao)壓的(de)(de)大(da)氣(qi)(qi)將海(hai)(hai)洋(yang)(yang)壓成固態。海(hai)(hai)洋(yang)(yang)從(cong)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)高(gao)溫的(de)(de)內核（高(gao)達(da)6650攝氏(shi)度）一直延伸到大(da)氣(qi)(qi)層的(de)(de)底部(bu)，覆蓋整個(ge)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)。必須強調的(de)(de)是，這種(zhong)(zhong)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)與我們所理(li)解的(de)(de)、地球(qiu)上的(de)(de)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)完全(quan)不(bu)同。也有觀點認為，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)上并不(bu)存(cun)在這種(zhong)(zhong)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)。
據(ju)2015年(nian)英(ying)國《每日郵報》報道(dao)，科學(xue)家(jia)們在(zai)海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)研究(jiu)方面取(qu)得(de)進展(zhan)，海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)或覆蓋有(you)大(da)片液(ye)(ye)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)海(hai)，海(hai)面上(shang)(shang)還漂(piao)浮著類似(si)于(yu)冰山(shan)的(de)(de)(de)(de)、體積龐大(da)的(de)(de)(de)(de)固(gu)體鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)進行了一(yi)(yi)系(xi)列實(shi)驗(yan)(yan)之(zhi)(zhi)后(hou)(hou)，科學(xue)家(jia)得(de)出(chu)上(shang)(shang)述結論，并(bing)認(ren)為(wei)這一(yi)(yi)發現可能有(you)助于(yu)解釋這兩(liang)個(ge)(ge)星(xing)(xing)(xing)球的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)奇(qi)怪(guai)(guai)特性。在(zai)其中一(yi)(yi)項(xiang)實(shi)驗(yan)(yan)中，研究(jiu)人(ren)員把(ba)鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)放在(zai)與海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)高壓(ya)環(huan)境之(zhi)(zhi)下，檢測鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)變化。海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力為(wei)地球零(ling)海(hai)拔的(de)(de)(de)(de)1100萬(wan)倍，溫(wen)度為(wei)5萬(wan)攝氏度。實(shi)驗(yan)(yan)結果顯示，在(zai)壓(ya)力提(ti)高至零(ling)海(hai)拔1100萬(wan)倍時，鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)變成(cheng)液(ye)(ye)態；之(zhi)(zhi)后(hou)(hou)再(zai)(zai)把(ba)溫(wen)度提(ti)高至5萬(wan)攝氏度后(hou)(hou)，部分液(ye)(ye)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)會再(zai)(zai)次(ci)變成(cheng)固(gu)體。但奇(qi)怪(guai)(guai)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，這些(xie)固(gu)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)會漂(piao)浮在(zai)液(ye)(ye)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)之(zhi)(zhi)上(shang)(shang)，就像是(shi)(shi)“鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)冰山(shan)”一(yi)(yi)樣。科學(xue)家(jia)們認(ren)為(wei)，鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)海(hai)洋(yang)的(de)(de)(de)(de)說法解釋了海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)磁極傾斜之(zhi)(zhi)謎，這兩(liang)個(ge)(ge)星(xing)(xing)(xing)球的(de)(de)(de)(de)磁極偏(pian)離地理極60度左(zuo)右。此外(wai)，這也解釋了為(wei)什么海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)10%的(de)(de)(de)(de)表(biao)面成(cheng)分為(wei)碳元素。
在(zai)旅行者2號抵(di)達之后，天(tian)王(wang)星的(de)磁層從未被測(ce)量過，因此很自然的(de)還保(bao)持(chi)著(zhu)神秘。在(zai)1986年(nian)之前，因為(wei)天(tian)王(wang)星的(de)自轉軸就躺在(zai)黃道上(shang)，天(tian)文學家盼望能(neng)根據太陽風測(ce)量到天(tian)王(wang)星的(de)磁場。
旅(lv)行者2號的(de)(de)(de)(de)(de)觀測(ce)顯示(shi)天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)是奇(qi)特的(de)(de)(de)(de)(de)，一是他(ta)(ta)不(bu)在行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)幾何中(zhong)心，再者他(ta)(ta)相對(dui)于自轉軸傾(qing)斜59°。事實上(shang)，磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)從行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心偏離(li)往南極(ji)(ji)達(da)到(dao)行星(xing)(xing)半(ban)徑的(de)(de)(de)(de)(de)1/3。這(zhe)異常(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)幾何關系導(dao)致一個非常(chang)不(bu)對(dui)稱的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)層，在南半(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面，磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)低于0.1高(gao)(gao)斯(si)(si)，而在北半(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)高(gao)(gao)達(da)1.1高(gao)(gao)斯(si)(si)；在表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均強(qiang)度(du)(du)是0.23高(gao)(gao)斯(si)(si)。與(yu)地球的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)比較，兩極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)強(qiang)度(du)(du)大(da)約(yue)是相等的(de)(de)(de)(de)(de)，并且“磁(ci)(ci)(ci)赤道”大(da)致上(shang)也與(yu)物理上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)赤道平(ping)行，天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)偶極(ji)(ji)矩是地球的(de)(de)(de)(de)(de)50倍。
海(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)也有一(yi)(yi)(yi)個(ge)相(xiang)似的(de)(de)(de)偏(pian)移和傾斜的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)，因此有人認為(wei)這(zhe)是冰(bing)巨星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)共同(tong)特(te)點。一(yi)(yi)(yi)種假說認為(wei)，不同(tong)于(yu)類(lei)地行(xing)星(xing)(xing)(xing)和氣體巨星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)是由(you)核心(xin)內部引發的(de)(de)(de)，冰(bing)巨星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)是由(you)相(xiang)對于(yu)表面下某一(yi)(yi)(yi)深度的(de)(de)(de)運(yun)動引起的(de)(de)(de)，例(li)如水–氨的(de)(de)(de)海(hai)洋。盡(jin)管有這(zhe)樣奇特(te)的(de)(de)(de)準線，天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)層在其他(ta)方面與(yu)一(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)相(xiang)似：在他(ta)的(de)(de)(de)前方，位于(yu)23個(ge)天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半(ban)(ban)徑之(zhi)處有弓(gong)形震(zhen)波，磁(ci)(ci)層頂在18個(ge)天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半(ban)(ban)徑處，充分發展完整的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)尾和輻射(she)帶。綜上所(suo)論(lun)，天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)層結構(gou)不同(tong)于(yu)木星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)，而比較像土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)。天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)尾在天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)后方延(yan)伸(shen)至太空(kong)中(zhong)遠達數百萬公里，并且(qie)因為(wei)行(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)自轉(zhuan)被(bei)扭曲而斜向一(yi)(yi)(yi)側，像是拔(ba)瓶塞的(de)(de)(de)長(chang)螺旋桿(gan)。
天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)磁(ci)層包含(han)帶電(dian)(dian)(dian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)：質子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，還(huan)有少量(liang)的(de)(de)H2+離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，未曾偵測到重離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。許多(duo)的(de)(de)這(zhe)些微(wei)粒可(ke)能(neng)來自大(da)氣層熱(re)的(de)(de)暈內(nei)。離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)能(neng)量(liang)分別可(ke)以高達4和(he)1.2百萬電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)伏特。在(zai)磁(ci)層內(nei)側的(de)(de)低能(neng)量(liang)（低于100電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)伏特）離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)密(mi)度大(da)約(yue)是(shi)2厘米-3。微(wei)粒的(de)(de)分布受到天王(wang)星(xing)(xing)衛(wei)星(xing)(xing)強烈的(de)(de)影響，在(zai)衛(wei)星(xing)(xing)經過之后，磁(ci)層內(nei)會留(liu)下值得注意的(de)(de)空隙(xi)。微(wei)粒流量(liang)的(de)(de)強度在(zai)10萬年的(de)(de)天文(wen)學時間尺度下，足以造成衛(wei)星(xing)(xing)表(biao)面變暗或是(shi)太(tai)空風(feng)暴。這(zhe)或許就是(shi)造成衛(wei)星(xing)(xing)表(biao)面和(he)環均勻一致(zhi)暗淡的(de)(de)原因。在(zai)天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)兩個磁(ci)極(ji)(ji)附(fu)近(jin)，有相對(dui)算是(shi)高度發達的(de)(de)極(ji)(ji)光(guang)，在(zai)磁(ci)極(ji)(ji)的(de)(de)附(fu)近(jin)形成明亮的(de)(de)弧(hu)。但是(shi)，不同于木星(xing)(xing)的(de)(de)是(shi)，天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)極(ji)(ji)光(guang)對(dui)增溫(wen)層的(de)(de)能(neng)量(liang)平衡似乎(hu)是(shi)無足輕重的(de)(de)。
與其(qi)它的(de)(de)(de)(de)(de)氣體巨星(xing)(xing)，甚至是(shi)與相似的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)比較，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)是(shi)非常平靜的(de)(de)(de)(de)(de)。當旅行(xing)者2號(hao)在1986年飛掠過(guo)(guo)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)時(shi)，總(zong)共觀察到了10個橫跨(kua)過(guo)(guo)整(zheng)個行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)云帶特(te)(te)征(zheng)。有人(ren)提出解釋認為這種(zhong)特(te)(te)征(zheng)是(shi)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)熱低(di)于其(qi)他巨大(da)(da)行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。在天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)記(ji)錄(lu)到的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)低(di)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)是(shi)49K，比海(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)還(huan)要(yao)冷，使天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)成為太陽系(xi)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)最(zui)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)。雖然在天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)沒(mei)有明確的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)體表(biao)(biao)面(mian)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)最(zui)外面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)氣體包殼(ke)，也就是(shi)被稱為大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分，卻很容易(yi)以遙(yao)(yao)傳感(gan)量。遙(yao)(yao)傳感(gan)量的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力可以從(cong)(cong)1帕之處為起點向(xiang)下(xia)深入至300公(gong)里(li)(li)，相當于100帕的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣壓力和320K的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)。稀薄的(de)(de)(de)(de)(de)暈從(cong)(cong)大(da)(da)氣壓力1帕的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)向(xiang)外延(yan)伸擴展至半徑兩倍(bei)之處，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)可以分為三層(ceng)(ceng)：對(dui)流層(ceng)(ceng)，從(cong)(cong)高度(du)(du)(du)(du)300至50公(gong)里(li)(li)，大(da)(da)氣壓100帕至0.1帕；平流層(ceng)(ceng)（同溫(wen)層(ceng)(ceng)），高度(du)(du)(du)(du)50至4000公(gong)里(li)(li)，大(da)(da)氣壓力0.1帕至10-1?帕；熱層(ceng)(ceng)（增(zeng)溫(wen)層(ceng)(ceng)或暈），從(cong)(cong)4000公(gong)里(li)(li)向(xiang)上延(yan)伸至距離表(biao)(biao)面(mian)50,000公(gong)里(li)(li)處。沒(mei)有中間層(ceng)(ceng)和散(san)逸層(ceng)(ceng)。
天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)成分(fen)(fen)(fen)和(he)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)整體的(de)(de)(de)成分(fen)(fen)(fen)不(bu)同，主(zhu)要是(shi)氫分(fen)(fen)(fen)子和(he)氦(hai)。氦(hai)的(de)(de)(de)摩爾分(fen)(fen)(fen)數(shu)，這是(shi)每摩爾中(zhong)所(suo)含有的(de)(de)(de)氦(hai)原子數(shu)量(liang)(liang)(liang)，是(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)(zai)對(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)層(ceng)(ceng)，相當于0.26±0.05質量(liang)(liang)(liang)百(bai)分(fen)(fen)(fen)比。這個(ge)數(shu)值很(hen)接(jie)近0.275±0.01的(de)(de)(de)原恒星(xing)(xing)(xing)質量(liang)(liang)(liang)百(bai)分(fen)(fen)(fen)比。顯示在(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)中(zhong)，氦(hai)在(zai)(zai)(zai)行星(xing)(xing)(xing)中(zhong)是(shi)不(bu)穩定(ding)的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)，含量(liang)(liang)(liang)占第三位的(de)(de)(de)是(shi)甲(jia)(jia)烷（CH?）。甲(jia)(jia)烷在(zai)(zai)(zai)可見和(he)近紅(hong)外(wai)的(de)(de)(de)吸收(shou)帶(dai)為天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)制造了明顯的(de)(de)(de)藍(lan)綠(lv)或深藍(lan)的(de)(de)(de)顏色。在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓力(li)1.3帕的(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷云頂之下，甲(jia)(jia)烷在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)摩爾分(fen)(fen)(fen)數(shu)是(shi)2.3%，這個(ge)量(liang)(liang)(liang)大(da)(da)約是(shi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)20至(zhi)30倍。混合(he)的(de)(de)(de)比率在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)層(ceng)(ceng)由于極端的(de)(de)(de)低溫(wen)，降低了飽合(he)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)平(ping)并且造成多余的(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷結冰。對(dui)低揮發性物質的(de)(de)(de)豐富度，像是(shi)氨、水(shui)(shui)和(he)硫化(hua)氫，在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)深處的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)所(suo)知(zhi)有限，但是(shi)大(da)(da)概也會高于太(tai)陽(yang)內的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)。除甲(jia)(jia)烷之外(wai)，在(zai)(zai)(zai)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)層(ceng)(ceng)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)可以(yi)追蹤到各種(zhong)各樣微(wei)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)碳(tan)氫化(hua)合(he)物，被(bei)認為是(shi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)紫外(wai)線輻(fu)射(she)導致甲(jia)(jia)烷光(guang)解產生(sheng)的(de)(de)(de)。包括乙烷（C?H?）、乙炔(gui)（C?H?）、甲(jia)(jia)基乙炔(gui)（CH?C?H）、聯乙炔(gui)（C?HC?H）。光(guang)譜也揭露了水(shui)(shui)蒸(zheng)汽(qi)的(de)(de)(de)蹤影，一(yi)氧化(hua)碳(tan)和(he)二氧化(hua)碳(tan)在(zai)(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)層(ceng)(ceng)，但可能只是(shi)來自于彗星(xing)(xing)(xing)和(he)其(qi)他外(wai)部天(tian)(tian)(tian)體的(de)(de)(de)落塵。
對(dui)流(liu)(liu)(liu)層是大(da)氣層最(zui)低(di)和密度最(zui)高(gao)的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)，溫(wen)(wen)度隨著高(gao)度增加而降低(di)，溫(wen)(wen)度從有(you)名無(wu)實的(de)(de)(de)底(di)部(bu)大(da)約320K，300公里(li)(li)，降低(di)至(zhi)53K，高(gao)度50公里(li)(li)。在(zai)對(dui)流(liu)(liu)(liu)層頂實際的(de)(de)(de)最(zui)低(di)溫(wen)(wen)度在(zai)49至(zhi)57K，依在(zai)行(xing)星上的(de)(de)(de)高(gao)度來(lai)決定(ding)。對(dui)流(liu)(liu)(liu)層頂是行(xing)星的(de)(de)(de)上升暖氣流(liu)(liu)(liu)輻射遠紅外線最(zui)主要(yao)的(de)(de)(de)區域，由此(ci)處測量到的(de)(de)(de)有(you)效溫(wen)(wen)度是59.1±0.3K。對(dui)流(liu)(liu)(liu)層應該還有(you)高(gao)度復雜的(de)(de)(de)云(yun)(yun)系結(jie)構，水云(yun)(yun)被假設在(zai)大(da)氣壓(ya)力(li)50至(zhi)100帕(pa)，氨氫硫(liu)化物云(yun)(yun)在(zai)20至(zhi)40帕(pa)的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)范(fan)圍內(nei)，氨或(huo)氫硫(liu)化物云(yun)(yun)在(zai)3和10帕(pa)，最(zui)后是直接偵測到的(de)(de)(de)甲烷(wan)云(yun)(yun)在(zai)1至(zhi)2帕(pa)。對(dui)流(liu)(liu)(liu)層是大(da)氣層內(nei)非常活躍(yue)的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)，表現出強風(feng)、亮(liang)云(yun)(yun)和季(ji)節性的(de)(de)(de)變化。
天(tian)(tian)王星(xing)大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)中(zhong)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，此處(chu)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)逐漸(jian)增加，從(cong)對(dui)(dui)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)頂的(de)(de)(de)53K上升至(zhi)(zhi)增溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)800至(zhi)(zhi)850K。平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)加熱(re)來(lai)自(zi)甲(jia)烷(wan)(wan)和(he)(he)(he)其他(ta)碳(tan)(tan)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)吸收的(de)(de)(de)太(tai)陽紫外線(xian)和(he)(he)(he)紅外線(xian)輻射，大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)這種形(xing)式(shi)是甲(jia)烷(wan)(wan)的(de)(de)(de)光解造成的(de)(de)(de)。來(lai)自(zi)增溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)熱(re)也(ye)許也(ye)值(zhi)得(de)(de)注意(yi)(yi)。碳(tan)(tan)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)相對(dui)(dui)來(lai)說只是很(hen)窄的(de)(de)(de)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，高度(du)(du)在(zai)100至(zhi)(zhi)280公里，相對(dui)(dui)于(yu)氣(qi)壓是10微帕至(zhi)(zhi)0.1微帕，溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)75K和(he)(he)(he)170K之間。含量(liang)最多(duo)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)是乙(yi)炔和(he)(he)(he)乙(yi)烷(wan)(wan)，相對(dui)(dui)于(yu)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)比率是×10?，與(yu)甲(jia)烷(wan)(wan)和(he)(he)(he)一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)在(zai)這個(ge)高度(du)(du)上的(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)比率相似。更重的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)、二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)和(he)(he)(he)水(shui)蒸氣(qi)，在(zai)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)的(de)(de)(de)比率上還要低(di)三個(ge)數(shu)量(liang)級。乙(yi)烷(wan)(wan)和(he)(he)(he)乙(yi)炔在(zai)平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)內(nei)溫(wen)(wen)度(du)(du)和(he)(he)(he)高度(du)(du)較低(di)處(chu)與(yu)對(dui)(dui)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)頂傾向于(yu)凝(ning)聚而(er)形(xing)成數(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)陰霾的(de)(de)(de)云(yun)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，那些也(ye)可能被(bei)視為出天(tian)(tian)王星(xing)上的(de)(de)(de)云(yun)帶。然而(er)，碳(tan)(tan)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)集中(zhong)在(zai)在(zai)天(tian)(tian)王星(xing)平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)陰霾之上的(de)(de)(de)高度(du)(du)比其他(ta)類木行星(xing)的(de)(de)(de)高度(du)(du)要低(di)是值(zhi)得(de)(de)注意(yi)(yi)的(de)(de)(de)。
天王(wang)(wang)(wang)(wang)星大(da)氣(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最外層是熱層（增溫(wen)層或(huo)暈(yun)(yun)），有著均勻一(yi)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度，大(da)約在800至850K。仍不了解(jie)是何種熱源(yuan)支撐著如(ru)此的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)，雖(sui)然(ran)低(di)(di)效率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)作用(yong)和(he)平(ping)流層上(shang)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)化合物(wu)也能(neng)(neng)貢獻(xian)一(yi)些能(neng)(neng)源(yuan)，但即使(shi)是太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)遠紫(zi)(zi)外線和(he)超紫(zi)(zi)外線輻射，或(huo)是極光活動(dong)都不足以(yi)提供所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。除此之外，氫(qing)分子(zi)和(he)增溫(wen)層與暈(yun)(yun)擁有大(da)比例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自由氫(qing)原子(zi)，她們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)分子(zi)量(liang)和(he)高(gao)溫(wen)可以(yi)解(jie)釋為何暈(yun)(yun)可以(yi)從(cong)行星擴展(zhan)至50000公里(li)，天王(wang)(wang)(wang)(wang)星半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)倆倍遠。這(zhe)個延伸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)暈(yun)(yun)是天王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個獨(du)特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點。他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)包括(kuo)阻(zu)尼環繞(rao)天王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)小顆粒，導致一(yi)些天王(wang)(wang)(wang)(wang)星環中塵粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耗損。天王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增溫(wen)層和(he)平(ping)流層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層對(dui)應著天王(wang)(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)離層。觀測顯(xian)(xian)示電(dian)離層占據2000至10000公里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度。天王(wang)(wang)(wang)(wang)星電(dian)離層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度比土星或(huo)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星高(gao)，這(zhe)可能(neng)(neng)肇因于碳(tan)(tan)氫(qing)化合物(wu)在平(ping)流層低(di)(di)處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)中。電(dian)離層是承(cheng)受太陽(yang)紫(zi)(zi)外線輻射的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要區域，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度也依據太陽(yang)活動(dong)而改變。極光活動(dong)不如(ru)木星和(he)土星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)明(ming)顯(xian)(xian)和(he)重大(da)。
在紫外(wai)線與可見光波段下(xia)與其(qi)他的(de)(de)(de)氣體巨(ju)星(xing)(xing)(xing)，甚至(zhi)是與相似(si)的(de)(de)(de)海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)比較，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)大氣層是非常平靜(jing)的(de)(de)(de)。當旅(lv)行者2號在1986年飛掠過天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)時，總共觀察到了10個(ge)橫(heng)跨(kua)過整個(ge)行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)云帶(dai)特(te)征。有(you)人(ren)提出解釋認為這(zhe)種(zhong)特(te)征是天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)內熱低于其(qi)他巨(ju)大行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)結果。記錄到天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)對流層頂(ding)的(de)(de)(de)最低溫(wen)度是49K，比海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)還(huan)要冷，使天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)成為太陽(yang)系溫(wen)度最低的(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)（原來(lai)九大行星(xing)(xing)(xing)中溫(wen)度最低的(de)(de)(de)冥王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)已(yi)不再是行星(xing)(xing)(xing)）。
在(zai)1986年，旅(lv)行(xing)者(zhe)2號發現(xian)可(ke)(ke)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)南半(ban)(ban)球(qiu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)被細分(fen)成(cheng)兩(liang)個區域：明亮的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)區和暗淡的(de)(de)(de)(de)(de)赤道(dao)帶狀區。兩(liang)這(zhe)區的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)界大(da)(da)約在(zai)緯(wei)度(du)-45°的(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)近。一條跨越在(zai)-45°至(zhi)-50°之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)狹窄(zhai)(zhai)帶狀物是(shi)在(zai)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)表面上能夠看(kan)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)最亮的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)特征，被稱(cheng)(cheng)為(wei)南半(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”。極(ji)冠(guan)和衣(yi)領被認為(wei)是(shi)甲烷云(yun)密集(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)區域，位置在(zai)大(da)(da)氣(qi)壓力1.3至(zhi)2帕(pa)的(de)(de)(de)(de)(de)高度(du)。很不(bu)(bu)幸的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，旅(lv)行(xing)者(zhe)2號抵達時正(zheng)是(shi)盛夏，而(er)且(qie)觀察(cha)(cha)不(bu)(bu)到(dao)北半(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)。不(bu)(bu)過，從21世(shi)紀開始(shi)之(zhi)際，北半(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”和極(ji)區就可(ke)(ke)以(yi)(yi)被哈勃(bo)太空(kong)望(wang)遠(yuan)鏡和凱克(ke)望(wang)遠(yuan)鏡觀測到(dao)。結果，天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)看(kan)起來是(shi)不(bu)(bu)對稱(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)：靠近南極(ji)是(shi)明亮的(de)(de)(de)(de)(de)，從南半(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”以(yi)(yi)北都是(shi)一樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)黑暗。天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)上之(zhi)后可(ke)(ke)能出(chu)(chu)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)季節(jie)變化，將(jiang)會被詳(xiang)細的(de)(de)(de)(de)(de)討論。天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)可(ke)(ke)以(yi)(yi)觀察(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)緯(wei)度(du)結構和木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土星(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)，它們展現(xian)出(chu)(chu)許多條狹窄(zhai)(zhai)但色彩豐富的(de)(de)(de)(de)(de)帶狀結構。
1990年代的(de)(de)(de)高分辨率成(cheng)像觀測表明(ming)，亮(liang)云(yun)特(te)征的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量有(you)著(zhu)(zhu)明(ming)顯的(de)(de)(de)增長。它們(men)多數(shu)(shu)都出現(xian)于北半球(qiu)開始成(cheng)為可以看見的(de)(de)(de)區域。早期的(de)(de)(de)解釋—認為是亮(liang)云(yun)在(zai)行(xing)星黑暗的(de)(de)(de)部(bu)分比較容易(yi)被(bei)分辨出來(lai)，而在(zai)南半球(qiu)則(ze)被(bei)明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)“衣領”掩蓋(gai)掉—被(bei)證明(ming)是錯誤的(de)(de)(de)，實(shi)(shi)際上(shang)特(te)征數(shu)(shu)量已確實(shi)(shi)顯著(zhu)(zhu)增加。不過(guo)，兩個(ge)半球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云(yun)是有(you)區別的(de)(de)(de)，北半球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云(yun)較小(xiao)、較尖銳和較明(ming)亮(liang)。它們(men)看上(shang)去(qu)都躺在(zai)較高的(de)(de)(de)高度(du)。亮(liang)云(yun)的(de)(de)(de)生命期有(you)著(zhu)(zhu)極大的(de)(de)(de)差異，一些小(xiao)的(de)(de)(de)只(zhi)有(you)幾小(xiao)時，而南半球(qiu)至少(shao)有(you)一個(ge)從旅行(xing)者飛掠過(guo)后仍一直存(cun)在(zai)著(zhu)(zhu)。最近的(de)(de)(de)觀察也發現(xian)，雖然(ran)天王星的(de)(de)(de)氣候(hou)較為平靜，但天王星的(de)(de)(de)亮(liang)云(yun)有(you)許(xu)多特(te)性與海(hai)王星相同(tong)。
追蹤這些有特征的(de)(de)(de)(de)亮云(yun)，可以測量出天(tian)王星對(dui)流(liu)(liu)層上方的(de)(de)(de)(de)風(feng)是如何在(zai)極區(qu)(qu)咆哮。在(zai)赤道的(de)(de)(de)(de)風(feng)是退行(xing)的(de)(de)(de)(de)，意味著它(ta)們吹(chui)的(de)(de)(de)(de)方向與自轉的(de)(de)(de)(de)方向相反，它(ta)們的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度從?100至?50米(mi)/秒。風(feng)速(su)(su)(su)隨著遠離(li)赤道的(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)而(er)增加，大約在(zai)緯度±20°靜止(zhi)不動，這兒也是對(dui)流(liu)(liu)層溫度最(zui)低之處。再往極區(qu)(qu)移動，風(feng)向也轉成與行(xing)星自轉的(de)(de)(de)(de)方向一致(zhi)，風(feng)速(su)(su)(su)則持續增加，在(zai)北(bei)緯60°處達到(dao)最(zui)大值，然后(hou)下降至極區(qu)(qu)減弱為(wei)0。在(zai)南(nan)緯40°附(fu)近，風(feng)速(su)(su)(su)從150到(dao)200米(mi)/秒，因為(wei)“衣領”蓋過了(le)所有平行(xing)的(de)(de)(de)(de)亮云(yun)，無法測量從哪(na)兒到(dao)南(nan)極之間的(de)(de)(de)(de)風(feng)速(su)(su)(su)。與北(bei)半(ban)球對(dui)照，風(feng)速(su)(su)(su)在(zai)緯度+50°達到(dao)最(zui)大值，速(su)(su)(su)度高(gao)達240米(mi)/秒。
2004年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)3月到(dao)(dao)5月這一短暫期間，很多片大塊亮云(yun)出現天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大氣層里，這讓(rang)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)有著類似(si)海王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀(guan)(guan)(guan)。觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)229米/秒（824公里/時）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破表(biao)風速，和被稱為“7月4日(ri)煙火(huo)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雷雨風暴(bao)。2006年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)8月23日(ri)，科羅(luo)拉(la)多州博(bo)爾(er)德市太空(kong)科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院和威斯康辛大學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究員觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)表(biao)面(mian)有一個(ge)(ge)大黑斑，讓(rang)天(tian)(tian)文學(xue)(xue)家對天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大氣層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)(dong)有更多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)了(le)(le)解(jie)。雖然(ran)為何(he)這突如其來(lai)活(huo)動(dong)(dong)暴(bao)漲(zhang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發生原因仍未(wei)被研究員所明了(le)(le)，但是(shi)它呈(cheng)現了(le)(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)極(ji)度(du)傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸所帶來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣候變(bian)化。要確認這種季節變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本質是(shi)很困難的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因為對天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大氣層堪用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)察(cha)數據仍少于84年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)，也(ye)就是(shi)一個(ge)(ge)完整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)。雖然(ran)已(yi)經有了(le)(le)一定數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現，光(guang)度(du)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)已(yi)經累積了(le)(le)半個(ge)(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)（從(cong)1950年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代起(qi)算(suan)），在兩個(ge)(ge)光(guang)譜帶上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)度(du)變(bian)化已(yi)經呈(cheng)現了(le)(le)規(gui)律性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，最(zui)大值(zhi)出現于至點(dian)，最(zui)小值(zhi)出現于晝夜平分點(dian)。從(cong)1960年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)開(kai)(kai)始(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微波觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)，深入對流層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部(bu)，也(ye)得到(dao)(dao)相似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)周期變(bian)化，最(zui)大值(zhi)也(ye)在至點(dian)。從(cong)20世(shi)紀70年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代開(kai)(kai)始(shi)對平流層進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)測(ce)(ce)(ce)量也(ye)顯示最(zui)大值(zhi)出現于1986年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至日(ri)附近。多數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化相信與可觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何(he)變(bian)化相關(guan)。
然而，有某些理(li)由相信(xin)天王(wang)星物理(li)性的(de)(de)(de)季(ji)節(jie)變化也在(zai)(zai)發生。當南極(ji)(ji)區(qu)域變得明(ming)亮(liang)(liang)(liang)時(shi)，北(bei)極(ji)(ji)相對(dui)的(de)(de)(de)呈(cheng)現黑暗(an)，這與上述概要性的(de)(de)(de)季(ji)節(jie)變化模(mo)型是不(bu)符合的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)1944年抵達北(bei)半(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)至點(dian)(dian)之前，天王(wang)星亮(liang)(liang)(liang)度(du)急遽提升(sheng)，顯(xian)(xian)示北(bei)極(ji)(ji)不(bu)是永(yong)遠(yuan)(yuan)(yuan)黑暗(an)的(de)(de)(de)。這個(ge)現象意味著可以(yi)看見的(de)(de)(de)極(ji)(ji)區(qu)在(zai)(zai)至日之前開始(shi)(shi)變亮(liang)(liang)(liang)，并且在(zai)(zai)晝(zhou)夜(ye)平(ping)分點(dian)(dian)之后(hou)開始(shi)(shi)變暗(an)。詳(xiang)細的(de)(de)(de)分析(xi)可見光和(he)微(wei)波的(de)(de)(de)資料，顯(xian)(xian)示亮(liang)(liang)(liang)度(du)的(de)(de)(de)變化周期在(zai)(zai)至點(dian)(dian)的(de)(de)(de)附近不(bu)是完全的(de)(de)(de)對(dui)稱，這也顯(xian)(xian)示出在(zai)(zai)子午圈上反照(zhao)率變化的(de)(de)(de)模(mo)式。最后(hou)，在(zai)(zai)20世紀(ji)90年代，在(zai)(zai)天王(wang)星離開至點(dian)(dian)的(de)(de)(de)時(shi)期，哈柏太空(kong)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)和(he)地(di)基的(de)(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)顯(xian)(xian)示南極(ji)(ji)冠出現可以(yi)察覺的(de)(de)(de)變暗(an)（南半(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)“衣領(ling)”除外，它依(yi)然明(ming)亮(liang)(liang)(liang)），同時(shi)，北(bei)半(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)活動(dong)也證(zheng)實是增(zeng)強(qiang)了(le)，例如云層的(de)(de)(de)形成(cheng)和(he)更(geng)強(qiang)的(de)(de)(de)風，支持(chi)期望(wang)(wang)的(de)(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)度(du)增(zeng)加(jia)應該(gai)很快(kuai)就(jiu)會開始(shi)(shi)。
天(tian)(tian)王星(xing)物理變化(hua)(hua)的(de)(de)機制還不是(shi)很清(qing)楚，在(zai)(zai)接近至點，天(tian)(tian)王星(xing)的(de)(de)一(yi)(yi)個半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)沐浴在(zai)(zai)陽光(guang)之(zhi)下，另一(yi)(yi)個半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)則對(dui)(dui)向幽暗的(de)(de)深(shen)空(kong)。受光(guang)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)明(ming)(ming)亮(liang)曾被認為是(shi)對(dui)(dui)流(liu)(liu)層(ceng)里來(lai)(lai)自(zi)甲烷云(yun)(yun)與陰(yin)霾(mai)層(ceng)局部增厚的(de)(de)結果。在(zai)(zai)緯度-45°的(de)(de)明(ming)(ming)亮(liang)“衣領”也(ye)與甲烷云(yun)(yun)有(you)所關聯。在(zai)(zai)南半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)極(ji)區的(de)(de)其他(ta)變化(hua)(hua)，也(ye)可(ke)以用低(di)層(ceng)云(yun)(yun)的(de)(de)變化(hua)(hua)來(lai)(lai)解釋。來(lai)(lai)自(zi)天(tian)(tian)王星(xing)微波發射(she)譜線上(shang)的(de)(de)變化(hua)(hua)，或許(xu)是(shi)在(zai)(zai)對(dui)(dui)流(liu)(liu)層(ceng)深(shen)處(chu)的(de)(de)循環變化(hua)(hua)造(zao)成的(de)(de)，因為厚實(shi)的(de)(de)極(ji)區云(yun)(yun)層(ceng)和霧霾(mai)可(ke)能會(hui)阻礙對(dui)(dui)流(liu)(liu)。天(tian)(tian)王星(xing)春天(tian)(tian)和秋天(tian)(tian)的(de)(de)晝夜平分點即將來(lai)(lai)臨，動力學上(shang)的(de)(de)改(gai)變和對(dui)(dui)流(liu)(liu)可(ke)能會(hui)再發生(sheng)。
在1986年，旅(lv)行者2號飛(fei)掠時，天(tian)(tian)王星的南極幾乎正(zheng)對著太(tai)(tai)陽。標記這(zhe)個(ge)極是南極是基于國際天(tian)(tian)文聯合(he)會的定義：行星或衛星的北極，是指向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽系(xi)不變平面的上方（不是由自(zi)轉(zhuan)的方向(xiang)(xiang)來決(jue)定）。但(dan)是，仍然有不同(tong)的協(xie)定被使用著：一個(ge)天(tian)(tian)體依據(ju)右(you)手定則所定義的自(zi)轉(zhuan)方向(xiang)(xiang)來決(jue)定北極和南極。根據(ju)后者的坐(zuo)標系(xi)，1986年在陽光下(xia)的極則是北極。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)暗淡的(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)系(xi)統(tong)，由直(zhi)徑(jing)約十(shi)米(mi)的(de)(de)黑暗粒狀物組成。這是(shi)(shi)(shi)繼土星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)之后，在太陽系(xi)內發現的(de)(de)第(di)二個(ge)(ge)環(huan)系(xi)統(tong)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)包含(han)13個(ge)(ge)已命(ming)名的(de)(de)小(xiao)環(huan)，其(qi)中最明(ming)亮的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)ε環(huan)（Epsilon），其(qi)他的(de)(de)環(huan)都非常(chang)黯淡。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)像木星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)一(yi)(yi)樣暗，但又像土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)那(nei)樣有(you)相(xiang)當大的(de)(de)直(zhi)徑(jing)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)被認為是(shi)(shi)(shi)相(xiang)當年輕的(de)(de)，在圓環(huan)周(zhou)圍的(de)(de)空(kong)隙和不透(tou)明(ming)部分的(de)(de)區(qu)別(bie)，暗示她們不是(shi)(shi)(shi)與天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)同(tong)時形(xing)成的(de)(de)，環(huan)中的(de)(de)物質可(ke)能(neng)來自被高速撞(zhuang)擊或(huo)潮(chao)汐(xi)力粉碎的(de)(de)衛星(xing)(xing)(xing)(xing)。而最外(wai)面的(de)(de)第(di)5個(ge)(ge)環(huan)的(de)(de)成分大部分是(shi)(shi)(shi)直(zhi)徑(jing)為幾米(mi)到幾十(shi)米(mi)的(de)(de)冰塊。除(chu)此之外(wai)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)可(ke)能(neng)還存在著(zhu)大量的(de)(de)窄(zhai)環(huan)，寬度僅有(you)50米(mi)，單環(huan)的(de)(de)環(huan)反射率非常(chang)低。
天(tian)王星(xing)(xing)環(huan)(huan)的(de)(de)發現(xian)(xian)日期是(shi)1977年(nian)3月10日，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J.Mink使用柯伊(yi)伯(bo)機載(zai)天(tian)文臺觀測(ce)時(shi)。這(zhe)個(ge)發現(xian)(xian)是(shi)很意外的(de)(de)，他(ta)們原本的(de)(de)計劃是(shi)觀測(ce)天(tian)王星(xing)(xing)掩(yan)(yan)蔽SAO158687以研究(jiu)天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)大氣層。然而(er)，當他(ta)們分(fen)析觀測(ce)的(de)(de)資料(liao)時(shi)，發現(xian)(xian)行(xing)星(xing)(xing)遮掩(yan)(yan)的(de)(de)前后(hou)，這(zhe)顆恒星(xing)(xing)都曾經短暫的(de)(de)消失了(le)五次。他(ta)們認為，必(bi)須有(you)個(ge)環(huan)(huan)系統圍繞著行(xing)星(xing)(xing)才能解釋。后(hou)來他(ta)們又偵測(ce)到(dao)四(si)個(ge)額(e)外的(de)(de)環(huan)(huan)。旅(lv)(lv)行(xing)者2號(hao)在1986年(nian)飛掠過天(tian)王星(xing)(xing)時(shi)，直接看見了(le)這(zhe)些環(huan)(huan)。旅(lv)(lv)行(xing)者2號(hao)也發現(xian)(xian)了(le)兩圈新的(de)(de)光環(huan)(huan)，使環(huan)(huan)的(de)(de)數量增加到(dao)11圈（不包括2003年(nian)發現(xian)(xian)的(de)(de)）。
在(zai)(zai)2005年(nian)12月，哈勃(bo)太(tai)空望遠鏡偵測到一(yi)對早先(xian)(xian)未曾發現的(de)(de)(de)(de)藍色(se)(se)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)。最外圍(wei)的(de)(de)(de)(de)一(yi)圈與天(tian)王星的(de)(de)(de)(de)距離比早先(xian)(xian)知道的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)遠了(le)兩倍，因此(ci)新發現的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)被稱為環(huan)(huan)(huan)(huan)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)外環(huan)(huan)(huan)(huan)，使天(tian)王星環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)數量增加到13圈。哈柏同時也發現了(le)兩顆新的(de)(de)(de)(de)小衛(wei)星，其中的(de)(de)(de)(de)天(tian)衛(wei)二十六還與最外面的(de)(de)(de)(de)μ環(huan)(huan)(huan)(huan)共享軌道。在(zai)(zai)2006年(nian)4月，凱(kai)克天(tian)文臺公布的(de)(de)(de)(de)新環(huan)(huan)(huan)(huan)影(ying)像(xiang)中，外環(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)一(yi)圈是(shi)(shi)(shi)藍色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)，另(ling)一(yi)圈則是(shi)(shi)(shi)紅色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)。關于外環(huan)(huan)(huan)(huan)顏色(se)(se)是(shi)(shi)(shi)藍色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個假說是(shi)(shi)(shi)，它由來(lai)自(zi)天(tian)衛(wei)二十六的(de)(de)(de)(de)細(xi)小冰微粒組成，因此(ci)能(neng)散(san)射足夠多的(de)(de)(de)(de)藍光。天(tian)王星的(de)(de)(de)(de)內環(huan)(huan)(huan)(huan)看(kan)起來(lai)是(shi)(shi)(shi)呈(cheng)灰(hui)色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)有(you)27顆已知天(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)，這些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)名(ming)稱都出(chu)自威(wei)廉(lian)·莎士比亞和亞歷山大(da)(da)·波普的(de)(de)(de)歌(ge)劇中的(de)(de)(de)人物。五(wu)顆主(zhu)要衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)名(ming)稱是(shi)(shi)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三（Tatania）和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)（Obeon）。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)是(shi)(shi)威(wei)廉(lian)·赫歇(xie)(xie)爾在(zai)1787年(nian)3月13日發(fa)現的(de)(de)(de)第(di)一(yi)(yi)顆和第(di)二(er)(er)顆天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)是(shi)(shi)在(zai)1851年(nian)被威(wei)廉(lian)·拉塞爾發(fa)現的(de)(de)(de)。但(dan)直(zhi)到(dao)1852年(nian)，威(wei)廉(lian)·赫歇(xie)(xie)爾的(de)(de)(de)兒(er)子約(yue)(yue)翰·赫歇(xie)(xie)爾才(cai)為這四(si)顆衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)命(ming)名(ming)。1948年(nian)，杰拉德·柯伊伯(bo)發(fa)現第(di)五(wu)顆衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)系統的(de)(de)(de)質量是(shi)(shi)氣態(tai)巨星(xing)(xing)(xing)中最少(shao)的(de)(de)(de)，五(wu)顆主(zhu)要衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)總(zong)質量還不到(dao)海衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)質量的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban)。最大(da)(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三半(ban)徑只有(you)788.9公里，還不到(dao)月球的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban)，但(dan)是(shi)(shi)比土(tu)(tu)星(xing)(xing)(xing)第(di)二(er)(er)大(da)(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)土(tu)(tu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)（Rhea）稍大(da)(da)些。這些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)反照率相對也較(jiao)低，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)約(yue)(yue)為0.2，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)約(yue)(yue)為0.35（在(zai)綠(lv)色(se)光譜(pu)上(shang)）。這些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)由(you)冰和巖石組成，大(da)(da)約(yue)(yue)是(shi)(shi)50%的(de)(de)(de)冰和50%的(de)(de)(de)巖石，冰也許(xu)包含(han)氨(an)和二(er)(er)氧化(hua)碳。
在較大的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)中，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)一有著最年(nian)輕的(de)(de)(de)表面(mian)，上(shang)面(mian)只有少(shao)許的(de)(de)(de)隕石坑，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)看起(qi)(qi)來(lai)是(shi)最古老的(de)(de)(de)。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)五擁有深達20公里(li)的(de)(de)(de)斷層(ceng)峽(xia)谷，梯田狀(zhuang)的(de)(de)(de)層(ceng)次和(he)混亂的(de)(de)(de)變化，形成令人混淆的(de)(de)(de)表面(mian)年(nian)齡(ling)和(he)特征(zheng)。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)五過去(qu)的(de)(de)(de)地(di)質活動被(bei)認為是(shi)在某段時(shi)候當(dang)(dang)其軌道(dao)比(bi)(bi)當(dang)(dang)前更偏(pian)心(xin)時(shi)受到潮汐加熱的(de)(de)(de)影(ying)響，偏(pian)心(xin)的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)大概是(shi)跟天(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)軌道(dao)共振(zhen)(zhen)（過去(qu)與當(dang)(dang)今3:1比(bi)(bi)例）的(de)(de)(de)結果。與地(di)幔上(shang)涌并擠入相關(guan)的(de)(de)(de)外部加工很可能是(shi)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)五上(shang)如同“賽馬(ma)場”形狀(zhuang)的(de)(de)(de)冕(mian)狀(zhuang)物（詳見(jian)金星(xing)冕(mian)狀(zhuang)物）的(de)(de)(de)起(qi)(qi)源。同樣的(de)(de)(de)，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)一被(bei)認為曾經處于與天(tian)(tian)衛(wei)(wei)三4:1軌道(dao)共振(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)位(wei)置。旅行者2號(hao)探測器于1986年(nian)1月飛掠天(tian)(tian)王星(xing)，在隨后的(de)(de)(de)照片研(yan)究中，天(tian)(tian)文學(xue)家發現了(le)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)六至天(tian)(tian)衛(wei)(wei)十(shi)五以及(ji)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)十(shi)五共11顆小衛(wei)(wei)星(xing)。后來(lai)使用(yong)地(di)面(mian)的(de)(de)(de)望遠鏡也證實(shi)了(le)這些衛(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)存在。
天(tian)王星(xing)的(de)(de)體積約為地球的(de)(de)64倍，其大(da)氣(qi)中包含83%的(de)(de)氫氣(qi)，15%的(de)(de)氦氣(qi)，2%的(de)(de)甲(jia)烷(wan)氣(qi)體，表(biao)面溫度平均為零下215℃。2014年(nian)8月6日，美國(guo)國(guo)家航(hang)空航(hang)天(tian)局（NASA）和歐洲航(hang)天(tian)局（ESA）在(zai)夏(xia)威夷凱克天(tian)文臺（W.M.Keck Observatory），利用哈勃太空望遠鏡(jing)成功的(de)(de)觀測(ce)并記錄(lu)了一場最(zui)大(da)規模(mo)的(de)(de)風(feng)暴。因(yin)為天(tian)王星(xing)具(ju)備氣(qi)態(tai)行星(xing)的(de)(de)特(te)質，所以經常爆發(fa)風(feng)暴，此前(qian)觀測(ce)到的(de)(de)一次最(zui)大(da)規模(mo)的(de)(de)風(feng)暴被命名為Berg。Berg發(fa)生在(zai)2000年(nian)，其引起的(de)(de)巨(ju)大(da)影響一直持續(xu)到2009年(nian)才消失殆(dai)盡。
1986年1月，美國國家航(hang)空航(hang)天(tian)(tian)局(ju)的(de)旅(lv)行(xing)者(zhe)2號拜訪了天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)。這是對天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)僅有的(de)近距離探(tan)測(ce)，之(zhi)后一直沒有新的(de)探(tan)測(ce)計劃。旅(lv)行(xing)者(zhe)2號在1977年發(fa)射，在繼(ji)續前(qian)往(wang)海王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)旅(lv)程之(zhi)前(qian)，旅(lv)行(xing)者(zhe)2號在1月24日最接近天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)，距離近達81500公(gong)里。旅(lv)行(xing)者(zhe)2號研究(jiu)了天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)大氣層(ceng)的(de)結構和(he)化(hua)學(xue)組成，發(fa)現(xian)了10顆新衛星(xing)(xing)，還研究(jiu)了天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)因(yin)為自轉軸傾斜(xie)97.77°所造成的(de)獨特(te)氣候，并觀察了天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)環(huan)系統。它也(ye)研究(jiu)了天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)磁(ci)場。它對最大的(de)五顆衛星(xing)(xing)做了首度的(de)詳(xiang)細(xi)調查，并研究(jiu)當時(shi)已知的(de)九圈光環(huan)，也(ye)新發(fa)現(xian)了另外兩道光環(huan)。
歲月靜好
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