在(zai)(zai)古代(dai)人們(men)就熟(shu)知五顆行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)（水(shui)星(xing)(xing)(xing)、金(jin)星(xing)(xing)(xing)、火(huo)星(xing)(xing)(xing)、木星(xing)(xing)(xing)、土(tu)星(xing)(xing)(xing)），與它們(men)相(xiang)比，天(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)亮(liang)度也是(shi)肉眼可見的(de)。但天(tian)王星(xing)(xing)(xing)亮(liang)度較暗(an)、繞(rao)行(xing)(xing)速度緩(huan)慢(man)，并且由于那(nei)時望遠鏡觀(guan)(guan)測(ce)能力不(bu)足，被(bei)古代(dai)的(de)觀(guan)(guan)測(ce)者認定為是(shi)一顆恒星(xing)(xing)(xing)。天(tian)王星(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)被(bei)發現是(shi)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)之前(qian)，已經被(bei)觀(guan)(guan)測(ce)了(le)很多次，但都把它當作(zuo)恒星(xing)(xing)(xing)看待。最(zui)早的(de)紀(ji)錄可以追(zhui)溯至(zhi)(zhi)1690年約翰·佛蘭斯蒂德(de)（John Flamsteed），在(zai)(zai)星(xing)(xing)(xing)表中(zhong)將其(qi)編(bian)為金(jin)牛座34（34 Tauri），并且至(zhi)(zhi)少(shao)觀(guan)(guan)測(ce)了(le)6次。法(fa)國天(tian)文學(xue)家Pierre Charles Le Monnier在(zai)(zai)1750至(zhi)(zhi)1769年也至(zhi)(zhi)少(shao)觀(guan)(guan)測(ce)了(le)12次，包括一次連續(xu)四夜的(de)觀(guan)(guan)測(ce)。
威廉·赫歇爾(er)在(zai)(zai)(zai)1781年3月(yue)13日(ri)于(yu)他(ta)位于(yu)英格(ge)蘭薩(sa)默塞特郡巴斯城新國王街19號（現(xian)為赫歇爾(er)天文博物(wu)館）自宅的(de)(de)(de)(de)庭(ting)院中(zhong)觀(guan)察到這顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，但(dan)在(zai)(zai)(zai)1781年4月(yue)26日(ri)最(zui)早的(de)(de)(de)(de)報告(gao)中(zhong)他(ta)稱之為彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。赫歇爾(er)用(yong)他(ta)自己設計(ji)的(de)(de)(de)(de)望遠鏡(jing)“對(dui)這顆(ke)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)做了(le)一(yi)(yi)系列視差的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察”。他(ta)在(zai)(zai)(zai)他(ta)的(de)(de)(de)(de)學報上(shang)的(de)(de)(de)(de)記錄著(zhu)：“在(zai)(zai)(zai)與(yu)金(jin)牛座(zuo)ζ成(cheng)90°的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)……有一(yi)(yi)個星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)云(yun)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或者(zhe)是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”在(zai)(zai)(zai)3月(yue)17日(ri)，他(ta)注記著(zhu)：“我(wo)(wo)找(zhao)到一(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)云(yun)狀的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，并且由(you)他(ta)的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)變化發現(xian)是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”當他(ta)將(jiang)發現(xian)提交給皇家學會(hui)時(shi)，雖(sui)然含蓄的(de)(de)(de)(de)認為比(bi)較像行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，但(dan)仍然聲稱是(shi)發現(xian)了(le)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)：“當我(wo)(wo)首次看到這顆(ke)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，我(wo)(wo)所(suo)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)光學倍(bei)率(lv)(lv)(lv)是(shi)227。從經驗(yan)中(zhong)我(wo)(wo)知道，恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直徑(jing)(jing)不(bu)會(hui)隨光學倍(bei)率(lv)(lv)(lv)成(cheng)比(bi)例放(fang)(fang)大，如(ru)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)那樣(yang)(yang)；因(yin)此(ci)我(wo)(wo)將(jiang)倍(bei)率(lv)(lv)(lv)設成(cheng)460與(yu)932，結(jie)果發現(xian)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直徑(jing)(jing)隨光學倍(bei)率(lv)(lv)(lv)成(cheng)比(bi)例放(fang)(fang)大，如(ru)同(tong)它應該在(zai)(zai)(zai)它不(bu)是(shi)顆(ke)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)推測(ce)(ce)下，而(er)我(wo)(wo)比(bi)較過(guo)的(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直徑(jing)(jing)不(bu)會(hui)以(yi)相同(tong)比(bi)率(lv)(lv)(lv)增(zeng)加。更進一(yi)(yi)步說(shuo)，被光學放(fang)(fang)大的(de)(de)(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)已遠超(chao)過(guo)其光度所(suo)允許，它看來在(zai)(zai)(zai)強(qiang)大倍(bei)率(lv)(lv)(lv)下朦朧且不(bu)清楚，而(er)根據(ju)我(wo)(wo)幾千次觀(guan)測(ce)(ce)我(wo)(wo)知道（在(zai)(zai)(zai)這情況下）這些恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)會(hui)保留其光澤與(yu)清晰。結(jie)果顯示我(wo)(wo)所(suo)臆測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)有充足根據(ju)，這證明(ming)是(shi)我(wo)(wo)們最(zui)近觀(guan)察的(de)(de)(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”
赫(he)(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)(er)將他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)通知(zhi)(zhi)皇家(jia)天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)內(nei)維爾(er)(er)(er)·馬斯(si)(si)基林（Nevil Maskelyne），4月23日收到(dao)信件(jian)的(de)(de)(de)(de)馬斯(si)(si)基林語(yu)無(wu)倫次的(de)(de)(de)(de)回復說(shuo)：“我不知(zhi)(zhi)該如何稱呼它(ta)，它(ta)在(zai)(zai)接近圓形的(de)(de)(de)(de)軌道(dao)上移(yi)動(dong)很(hen)像(xiang)(xiang)一顆(ke)行(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)，而彗(hui)星(xing)(xing)是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)很(hen)扁(bian)的(de)(de)(de)(de)橢(tuo)圓軌道(dao)上移(yi)動(dong)。我也(ye)沒有(you)看(kan)見彗(hui)發或彗(hui)尾。“當赫(he)(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)(er)繼(ji)續謹慎(shen)的(de)(de)(de)(de)以(yi)彗(hui)星(xing)(xing)描述他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)新對象，其他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)已經(jing)開始做不同的(de)(de)(de)(de)懷疑。芬蘭(lan)-瑞典天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)安德(de)斯(si)(si)·約翰(han)·萊克塞爾(er)(er)(er)（Anders Johan Lexell）估計它(ta)至(zhi)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)距離(li)是(shi)(shi)(shi)地球至(zhi)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)18倍，而沒有(you)彗(hui)星(xing)(xing)曾在(zai)(zai)近日點四(si)倍于(yu)地球至(zhi)太(tai)陽(yang)(yang)距離(li)之(zhi)外被(bei)觀測(ce)到(dao)。柏林天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)約翰(han)·波(bo)得(de)（Johann Elert Bode）描述赫(he)(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)(er)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)(shi)“在(zai)(zai)土(tu)星(xing)(xing)軌道(dao)之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)圓形軌道(dao)上移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)，可以(yi)被(bei)視為迄今仍(reng)未知(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)像(xiang)(xiang)行(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)體”。波(bo)得(de)斷定這(zhe)個(ge)以(yi)圓軌道(dao)運行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)體比彗(hui)星(xing)(xing)更(geng)像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)(shi)一顆(ke)行(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)。這(zhe)個(ge)天(tian)體很(hen)快便被(bei)接受(shou)是(shi)(shi)(shi)一顆(ke)行(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)。在(zai)(zai)1783年(nian)，法(fa)國科學(xue)(xue)家(jia)皮(pi)埃爾(er)(er)(er)-西蒙·拉普拉斯(si)(si)（Pierre-Simon Laplace）證(zheng)實(shi)赫(he)(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)(er)發現(xian)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)一顆(ke)行(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)。赫(he)(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)(er)本人也(ye)向(xiang)英國皇家(jia)學(xue)(xue)會的(de)(de)(de)(de)主席約瑟夫·班(ban)克斯(si)(si)（Joseph Banks）承認這(zhe)個(ge)事實(shi)：“經(jing)由歐洲最杰(jie)出(chu)的(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)觀察，顯示這(zhe)顆(ke)新的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)星(xing)(xing)，我很(hen)榮譽(yu)的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)1781年(nian)3月指認出(chu)的(de)(de)(de)(de)，是(shi)(shi)(shi)太(tai)陽(yang)(yang)系內(nei)主要的(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)之(zhi)一。”
為此，威廉·赫(he)歇爾(er)(er)被(bei)英(ying)(ying)國皇(huang)家學會授予科普利獎章(zhang)。英(ying)(ying)國國王喬治三世依據他(ta)的(de)成就，給予赫(he)歇爾(er)(er)每年200英(ying)(ying)鎊的(de)年薪(xin)（相當于2019年的(de)24000英(ying)(ying)鎊），并要求(qiu)他(ta)移(yi)居(ju)至溫莎(sha)城堡(bao)附近(jin)，好讓皇(huang)室家族成員(yuan)有機會使用他(ta)的(de)望遠鏡觀星。
馬斯(si)(si)(si)(si)基林曾這樣的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)赫歇爾(er)：“幫天(tian)(tian)文學世界(jie)一個(ge)忙(mang)，為(wei)(wei)您(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)取個(ge)名字(zi)，這也(ye)完全是為(wei)(wei)了您(nin)所愛的(de)(de)(de)(de)(de)，并(bing)且也(ye)是我(wo)(wo)們(men)(men)迫切(qie)期望您(nin)為(wei)(wei)您(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)所做的(de)(de)(de)(de)(de)。”回應(ying)馬基斯(si)(si)(si)(si)林的(de)(de)(de)(de)(de)請求，赫歇爾(er)決定(ding)命(ming)名為(wei)(wei)“喬(qiao)(qiao)治(zhi)之星(xing)（Georgium Sidus或(huo)Georgian Planet）以紀(ji)念他的(de)(de)(de)(de)(de)新贊助人——喬(qiao)(qiao)治(zhi)三(san)世。他在給約瑟夫·班克(ke)斯(si)(si)(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)信件中解釋道：“在古(gu)老(lao)的(de)(de)(de)(de)(de)神(shen)(shen)話蠻荒世紀(ji)，我(wo)(wo)們(men)(men)賦予行星(xing)名稱(cheng)墨(mo)丘利(li)（Mercury）、維納斯(si)(si)(si)(si)（Venus）、瑪爾(er)斯(si)(si)(si)(si)（Mars）、朱庇特（Jupiter）與薩圖恩（Saturn）以表(biao)彰當(dang)時(shi)最具分量的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)英雄(xiong)及神(shen)(shen)祇(zhi)。在身處現(xian)今更為(wei)(wei)理(li)性開(kai)化的(de)(de)(de)(de)(de)紀(ji)元(yuan)，我(wo)(wo)們(men)(men)將(jiang)很(hen)難如法泡制將(jiang)新發現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體稱(cheng)為(wei)(wei)朱諾(nuo)（Juno）、帕拉斯(si)(si)(si)(si)（Pallas）、阿波羅（Apollo）或(huo)密涅瓦(wa)（Minerva）。如果任何未來世紀(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文學家問(wen)我(wo)(wo)：當(dang)這個(ge)剛(gang)剛(gang)找到的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)發現(xian)時(shi)，照您(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)年表(biao)有沒有任何特別顯著的(de)(de)(de)(de)(de)事件首先列入考慮表(biao)揚(yang)。我(wo)(wo)將(jiang)會很(hen)滿(man)意的(de)(de)(de)(de)(de)回答(da)：‘在喬(qiao)(qiao)治(zhi)三(san)世（四海(hai)升平）的(de)(de)(de)(de)(de)統治(zhi)下(xia)’。“
八大行星(xing)(xing)中僅有(you)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的英文名(ming)稱(cheng)Uranus取自希臘神(shen)話(hua)而非(fei)羅馬神(shen)話(hua)。希臘神(shen)話(hua)中的天(tian)空之神(shen)烏拉諾斯（Uranus），是農(nong)神(shen)克洛諾斯（Cronus）的父親(qin)，眾神(shen)之王(wang)宙斯（Zeus）的祖父，這三代主神(shen)分(fen)別(bie)相當(dang)于(yu)羅馬神(shen)話(hua)中的凱路斯（Caelus，未被天(tian)體使用），薩圖恩(en)（Saturn，土星(xing)(xing)的名(ming)稱(cheng)），朱庇特（Jupiter，木星(xing)(xing)的名(ming)稱(cheng)）。
法國(guo)(guo)天文(wen)學(xue)家(jia)杰羅姆·拉蘭德（Jer?me Lalande）曾(ceng)建議將這顆行星稱為(wei)赫(he)歇(xie)爾以尊(zun)崇它的(de)發現(xian)者。但是(shi)，德國(guo)(guo)天文(wen)學(xue)家(jia)約翰·波得（Johann Elert Bode）贊(zan)成用(yong)希(xi)臘(la)神話中(zhong)的(de)Uranus命名。波得的(de)觀點是(shi)克洛(luo)諾斯(si)是(shi)宙斯(si)的(de)父親(qin)（薩圖恩是(shi)朱(zhu)庇特的(de)父親(qin)），新的(de)行星則應該取名為(wei)克洛(luo)諾斯(si)的(de)父親(qin)——烏拉諾斯(si)。Uranus的(de)名稱最早是(shi)在(zai)赫(he)歇(xie)爾過世(shi)一年(nian)之后的(de)1823年(nian)才(cai)出現(xian)于官(guan)方文(wen)件中(zhong)。喬治三世(shi)或(huo)“喬治之星”的(de)名稱在(zai)之后仍經常被(bei)使用(yong)（只在(zai)英(ying)國(guo)(guo)使用(yong)），直到(dao)1850年(nian)，英(ying)國(guo)(guo)航(hang)海星歷局才(cai)換用(yong)Uranus的(de)名稱。之后，Uranus便成為(wei)普(pu)遍(bian)接受的(de)名字。
天王星的(de)形容詞（Uranian）被鈾的(de)發(fa)(fa)現(xian)者Martin Klaproth用來命名在(zai)(zai)(zai)1789年新發(fa)(fa)現(xian)的(de)元素。Uranus的(de)重(zhong)音(yin)(yin)在(zai)(zai)(zai)第一(yi)個(ge)音(yin)(yin)節，因(yin)為倒數第二個(ge)音(yin)(yin)a是短音(yin)(yin)（ūr?n?s）并(bing)且是開放的(de)音(yin)(yin)節。這樣的(de)音(yin)(yin)節在(zai)(zai)(zai)拉丁文中從未被強調(diao)過，因(yin)此在(zai)(zai)(zai)傳(chuan)統上名字的(de)正(zheng)確(que)(que)發(fa)(fa)音(yin)(yin)是來自英(ying)語(yu)的(de)[?j?.r?.n?s]。傳(chuan)統上不正(zheng)確(que)(que)的(de)發(fa)(fa)音(yin)(yin)，重(zhong)音(yin)(yin)落在(zai)(zai)(zai)第二音(yin)(yin)節并(bing)且將a發(fa)(fa)成(cheng)長音(yin)(yin)是很普通的(de)。
天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學(xue)符號是?，綜合(he)了(le)火星(xing)和太陽符號，因(yin)為(wei)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)是希臘神話的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)空之(zhi)神，被認為(wei)是由太陽和火星(xing)聯合(he)的(de)(de)(de)(de)力量所(suo)控制的(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)在(zai)占星(xing)學(xue)上的(de)(de)(de)(de)符號?，是拉蘭德在(zai)1784年(nian)建議的(de)(de)(de)(de)。在(zai)給赫(he)歇(xie)爾的(de)(de)(de)(de)一封信中，拉蘭德描(miao)述道(dao)“地球符號的(de)(de)(de)(de)上方放置著(zhu)您姓氏的(de)(de)(de)(de)首字母”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年(nian)，清代天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家李(li)善蘭在(zai)翻(fan)譯(yi)約翰·赫(he)歇(xie)爾所(suo)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)《天(tian)(tian)文(wen)學(xue)綱(gang)要》的(de)(de)(de)(de)譯(yi)著(zhu)《談(tan)天(tian)(tian)》中，分(fen)別將Uranus與Neptune意(yi)譯(yi)為(wei)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)、海王(wang)星(xing)，此后廣泛在(zai)中國(guo)、日本、韓國(guo)和越南等亞(ya)洲國(guo)家使用(yong)。
天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)每84個(ge)地球年(nian)環繞太(tai)陽(yang)公轉一(yi)(yi)(yi)周(zhou)，與(yu)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)距離(li)大約(yue)30億公里(li)，陽(yang)光(guang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)只(zhi)有地球的(de)(de)(de)(de)1/400。天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)軌道參(can)數(shu)在(zai)(zai)1783年(nian)首度(du)被(bei)拉普拉斯計算出(chu)(chu)來，但隨著時間，預測和(he)觀測的(de)(de)(de)(de)位置開始(shi)出(chu)(chu)現(xian)誤差。在(zai)(zai)1841年(nian)，英國天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學家約(yue)翰·柯西·亞當斯（John Couch Adams）首先提出(chu)(chu)誤差也許(xu)可(ke)以歸(gui)結(jie)于一(yi)(yi)(yi)顆尚未被(bei)看(kan)見的(de)(de)(de)(de)行星(xing)的(de)(de)(de)(de)擾動。在(zai)(zai)1845年(nian)，法國天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)教師勒(le)維耶（Urbain Le Verrier）開始(shi)獨立的(de)(de)(de)(de)進行天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)軌道的(de)(de)(de)(de)研究，在(zai)(zai)1846年(nian)9月(yue)23日(ri)，德國天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學家約(yue)翰·格(ge)弗里(li)恩·伽勒(le)（Johann Gottfried Galle）在(zai)(zai)勒(le)維耶預測位置的(de)(de)(de)(de)附近發現(xian)了一(yi)(yi)(yi)顆新行星(xing)，稍后被(bei)命名為海王星(xing)。天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周(zhou)期是(shi)(shi)17小時又(you)14分，但和(he)所(suo)有巨(ju)行星(xing)一(yi)(yi)(yi)樣，天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)上部(bu)的(de)(de)(de)(de)大氣層朝自(zi)轉的(de)(de)(de)(de)方向可(ke)以體驗(yan)到非(fei)常強(qiang)的(de)(de)(de)(de)風(feng)。實(shi)際上，在(zai)(zai)有些(xie)緯度(du)，像是(shi)(shi)從赤(chi)道到南極的(de)(de)(de)(de)2/3緯度(du)上，可(ke)以看(kan)見移(yi)動得非(fei)常迅速的(de)(de)(de)(de)大氣，只(zhi)要14個(ge)小時就能完整的(de)(de)(de)(de)環繞行星(xing)自(zi)轉一(yi)(yi)(yi)周(zhou)。
從1995至2006年，天(tian)(tian)(tian)王星的(de)視(shi)星等在(zai)+5.6至+5.9等之(zhi)間，勉強在(zai)肉(rou)(rou)眼可見(jian)(jian)的(de)+6.0等之(zhi)上，它(ta)的(de)角直徑(jing)在(zai)3.4至3.7弧(hu)(hu)秒(miao)；比較(jiao)土星是16至20弧(hu)(hu)秒(miao)，木星則是32至45弧(hu)(hu)秒(miao)。在(zai)沖的(de)時候，天(tian)(tian)(tian)王星可以用(yong)(yong)肉(rou)(rou)眼在(zai)黑(hei)暗(an)、無光污染的(de)天(tian)(tian)(tian)空直接看見(jian)(jian)，即使在(zai)城(cheng)市中也(ye)能輕易的(de)使用(yong)(yong)雙筒望(wang)遠鏡(jing)看見(jian)(jian)。使用(yong)(yong)物鏡(jing)的(de)口徑(jing)在(zai)15至25厘米(mi)的(de)大型(xing)業余天(tian)(tian)(tian)文望(wang)遠鏡(jing)，天(tian)(tian)(tian)王星將呈現蒼白的(de)深藍色盤(pan)狀與明顯的(de)周(zhou)邊(bian)昏暗(an)；口徑(jing)25厘米(mi)或(huo)更大的(de)，云的(de)型(xing)態和一些(xie)大的(de)衛星，像(xiang)是天(tian)(tian)(tian)衛三和天(tian)(tian)(tian)衛四(si)，都有可能看見(jian)(jian)。
天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸(zhou)可以說是躺在(zai)(zai)軌道(dao)(dao)平面上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)，傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)角度高達97.77°，這使(shi)得它的(de)(de)(de)(de)(de)季節變化完(wan)全不同于(yu)其(qi)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)。其(qi)它行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸(zhou)相對于(yu)太陽(yang)系的(de)(de)(de)(de)(de)軌道(dao)(dao)平面都是朝上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)轉動則像球一(yi)(yi)(yi)(yi)樣側(ce)著滾(gun)動。當天(tian)(tian)王(wang)星(xing)在(zai)(zai)至日(ri)前后時(shi)，一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)極(ji)(ji)點會(hui)持續的(de)(de)(de)(de)(de)指向(xiang)太陽(yang)，另(ling)(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)極(ji)(ji)點則背(bei)向(xiang)太陽(yang)。只有在(zai)(zai)赤道(dao)(dao)附近(jin)狹(xia)窄的(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)域內可以體會(hui)到(dao)(dao)迅速的(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)交替，但太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置非(fei)常的(de)(de)(de)(de)(de)低，有如在(zai)(zai)地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)區(qu)；其(qi)余地(di)區(qu)則是長晝(zhou)或長夜(ye)(ye)(ye)，沒(mei)有日(ri)夜(ye)(ye)(ye)交替。運行(xing)到(dao)(dao)軌道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)側(ce)時(shi)，換成(cheng)軸(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)極(ji)(ji)指向(xiang)太陽(yang)；每一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)極(ji)(ji)都會(hui)有被(bei)太陽(yang)持續的(de)(de)(de)(de)(de)照射42年的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)晝(zhou)，而在(zai)(zai)另(ling)(ling)外42年則處(chu)于(yu)極(ji)(ji)夜(ye)(ye)(ye)。在(zai)(zai)接近(jin)晝(zhou)夜(ye)(ye)(ye)平分點（分點）時(shi)，太陽(yang)正對著天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)赤道(dao)(dao)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)交替會(hui)和其(qi)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)相似，在(zai)(zai)2007年12月7日(ri)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)經過分點。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)由巖石與(yu)各種成分不同的(de)水冰物(wu)質(zhi)所組成，其(qi)組成主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)元素為氫(qing)（83%），其(qi)次為氦（15%）。在(zai)許多方(fang)面天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)是(shi)(shi)）與(yu)大部(bu)分都是(shi)(shi)氣態氫(qing)組成的(de)木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不同，其(qi)性質(zhi)比較接(jie)近木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)地(di)核部(bu)分，而沒有(you)類(lei)木行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)包圍在(zai)外(wai)的(de)巨大液態氣體表(biao)面（主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)由金屬(shu)氫(qing)化(hua)合物(wu)氣體受(shou)重力液化(hua)形成）。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)并沒有(you)土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)那樣(yang)的(de)巖石內核，它的(de)金屬(shu)成分是(shi)(shi)以一種比較平均(jun)的(de)狀態分布在(zai)整個(ge)地(di)殼之內。直接(jie)以肉眼觀察，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)表(biao)面呈現洋藍色(se)，這是(shi)(shi)因為它的(de)甲烷大氣吸收了大部(bu)分的(de)紅色(se)光譜所導致。
天王星(xing)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)巖石(shi)與各(ge)種成(cheng)(cheng)分不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)水(shui)冰(bing)物質(zhi)所組(zu)成(cheng)(cheng)，其(qi)組(zu)成(cheng)(cheng)主(zhu)要(yao)元(yuan)素為(wei)氫(qing)（83%），其(qi)次為(wei)氦（15%）。在許多方面(mian)天王星(xing)（海(hai)王星(xing)也是(shi)(shi)(shi)(shi)）與大(da)部分都是(shi)(shi)(shi)(shi)氣(qi)(qi)態(tai)氫(qing)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)木星(xing)與土(tu)星(xing)不(bu)同(tong)，其(qi)性(xing)質(zhi)比較接(jie)近木星(xing)與土(tu)星(xing)的(de)(de)(de)地核部分，而沒有(you)類(lei)木行星(xing)包(bao)圍在外的(de)(de)(de)巨大(da)液態(tai)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)表面(mian)（主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)金屬氫(qing)化合物氣(qi)(qi)體(ti)(ti)受重力液化形成(cheng)(cheng)）。天王星(xing)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)的(de)(de)(de)14.5倍(bei)，是(shi)(shi)(shi)(shi)類(lei)木行星(xing)中質(zhi)量(liang)最小(xiao)的(de)(de)(de)。它的(de)(de)(de)密(mi)度是(shi)(shi)(shi)(shi)1.29公克(ke)/厘(li)米3只比土(tu)星(xing)高一些，直徑雖然與海(hai)王星(xing)相似（大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)的(de)(de)(de)4倍(bei)），但質(zhi)量(liang)較低。這些數值顯示天王星(xing)主(zhu)要(yao)由(you)各(ge)種各(ge)樣揮發性(xing)物質(zhi)，例如水(shui)、氨和甲烷組(zu)成(cheng)(cheng)。天王星(xing)內部冰(bing)的(de)(de)(de)總(zong)(zong)含(han)量(liang)還(huan)不(bu)能精確的(de)(de)(de)知道，根(gen)據選擇的(de)(de)(de)模型不(bu)同(tong)有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)總(zong)(zong)在地球(qiu)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)9.3至(zhi)13.5倍(bei)之(zhi)間。氫(qing)和氦在全體(ti)(ti)中只占很小(xiao)的(de)(de)(de)部分，大(da)約在0.5至(zhi)1.5地球(qiu)質(zhi)量(liang)。剩余(yu)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)（0.5至(zhi)3.7地球(qiu)質(zhi)量(liang)）才是(shi)(shi)(shi)(shi)巖石(shi)物質(zhi)。
天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)標準模(mo)型結構包括(kuo)三個(ge)(ge)層面：在(zai)中心(xin)是(shi)(shi)巖石的(de)(de)(de)核，中間是(shi)(shi)冰(bing)的(de)(de)(de)地(di)幔(man)(man)，最外(wai)面是(shi)(shi)氫/氦組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)外(wai)殼。相較之下核非(fei)常(chang)的(de)(de)(de)小，只有(you)(you)0.55地(di)球(qiu)質量，半徑不(bu)(bu)(bu)(bu)到天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)20%；地(di)幔(man)(man)則是(shi)(shi)個(ge)(ge)龐(pang)然大(da)(da)(da)(da)物(wu)，質量大(da)(da)(da)(da)約(yue)(yue)是(shi)(shi)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)13.4倍；而(er)(er)最外(wai)層的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)氣層則相對(dui)上是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)明確的(de)(de)(de)，大(da)(da)(da)(da)約(yue)(yue)擴展(zhan)占有(you)(you)剩(sheng)余20%的(de)(de)(de)半徑，但質量大(da)(da)(da)(da)約(yue)(yue)只有(you)(you)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)0.5倍。天(tian)王星(xing)核的(de)(de)(de)密(mi)度大(da)(da)(da)(da)約(yue)(yue)是(shi)(shi)9g/cm3，在(zai)核和(he)地(di)幔(man)(man)交(jiao)界(jie)處的(de)(de)(de)壓力是(shi)(shi)800萬巴和(he)大(da)(da)(da)(da)約(yue)(yue)5000K的(de)(de)(de)溫(wen)度。冰(bing)地(di)幔(man)(man)實(shi)際(ji)上并不(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)由一般意義上所謂的(de)(de)(de)冰(bing)組(zu)成(cheng)(cheng)，而(er)(er)是(shi)(shi)由水(shui)(shui)、氨和(he)其他(ta)揮發(fa)性物(wu)質組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)熱且稠密(mi)的(de)(de)(de)流體。這些(xie)流體有(you)(you)高導電性，有(you)(you)時被(bei)稱為(wei)水(shui)(shui)–氨的(de)(de)(de)海(hai)洋。天(tian)王星(xing)和(he)海(hai)王星(xing)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)塊(kuai)結構與木星(xing)和(he)土(tu)星(xing)相當的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)同，冰(bing)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分多于氣體，因此有(you)(you)理由將她(ta)們分開另成(cheng)(cheng)一類為(wei)冰(bing)巨星(xing)。
上面(mian)(mian)所考慮(lv)(lv)的(de)模型或(huo)多(duo)或(huo)少(shao)都是標準的(de)，但是其他的(de)模型也能滿足觀測(ce)的(de)結果。例如，如果大量(liang)的(de)氫和巖石混合在地幔中(zhong)，則冰的(de)總(zong)(zong)量(liang)就(jiu)會(hui)減(jian)少(shao)，并(bing)且相(xiang)對的(de)巖石和氫的(de)總(zong)(zong)量(liang)就(jiu)會(hui)提(ti)高(gao)；可(ke)利(li)用(yong)的(de)數據還不足以讓我門確認哪(na)一種(zhong)模型才是正確的(de)。天(tian)王星(xing)內(nei)部(bu)的(de)流體(ti)結構(gou)意(yi)味(wei)著沒有(you)固體(ti)表面(mian)(mian)，氣體(ti)的(de)大氣層(ceng)是逐漸轉(zhuan)變成(cheng)內(nei)部(bu)的(de)液體(ti)層(ceng)內(nei)。但是，為(wei)便于扁球體(ti)的(de)轉(zhuan)動，在大氣壓力(li)達(da)到1巴之處被定義和考慮(lv)(lv)為(wei)行(xing)星(xing)的(de)表面(mian)(mian)時，天(tian)王星(xing)赤道半徑(jing)和極半徑(jing)分別是25559±4和24973±20公里。這樣的(de)表面(mian)(mian)將作為(wei)這篇文章中(zhong)高(gao)度(du)的(de)零點。
天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)熱(re)(re)看上去明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)木行星(xing)(xing)為(wei)(wei)低(di)(di)(di)，在(zai)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)項目中，它是低(di)(di)(di)熱(re)(re)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)。仍不(bu)了(le)解天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)內(nei)(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)何會如(ru)此低(di)(di)(di)，大小和(he)成(cheng)分與天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)像(xiang)是雙胞胎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)，放(fang)出(chu)至(zhi)太(tai)空中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)(liang)是得自(zi)太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2.61倍(bei)；相反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)幾乎沒有(you)多出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)(liang)被放(fang)出(chu)。天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)在(zai)遠紅外（也(ye)(ye)就是熱(re)(re)輻射）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分釋出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總能量(liang)(liang)(liang)是大氣層吸收自(zi)太(tai)陽能量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍(bei)。事實上，天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)只有(you)0.042±0.047w/m2，遠低(di)(di)(di)于地球內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)0.075w/m2。天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)對流(liu)(liu)(liu)層頂(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)最(zui)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)紀錄(lu)只有(you)49K，使(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)成(cheng)為(wei)(wei)太(tai)陽系溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)最(zui)低(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)，比(bi)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)還要冷。在(zai)天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)被超重質量(liang)(liang)(liang)天(tian)(tian)(tian)(tian)體撞(zhuang)擊(ji)而(er)造成(cheng)自(zi)轉軸(zhou)極度(du)(du)傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)假說中，也(ye)(ye)包(bao)含了(le)內(nei)(nei)(nei)熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)失(shi)，因(yin)此留給天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)一個內(nei)(nei)(nei)熱(re)(re)被耗盡(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核心溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。另一種(zhong)假說認為(wei)(wei)在(zai)天(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)部上層有(you)阻(zu)止內(nei)(nei)(nei)熱(re)(re)傳達到(dao)表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)障礙層存在(zai)，例如(ru)，對流(liu)(liu)(liu)也(ye)(ye)許(xu)僅發生(sheng)在(zai)一組不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構之間，也(ye)(ye)許(xu)禁止熱(re)(re)能向上傳遞。
根據旅(lv)行者2號的(de)(de)探測結果，科學家推(tui)測天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)上(shang)可能有(you)一個(ge)深度(du)(du)達(da)10000公(gong)里、溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)達(da)6650℃，由(you)水(shui)、硅、鎂(mei)、含氮分子(zi)、碳(tan)氫化(hua)合物及離子(zi)化(hua)物質(zhi)組成的(de)(de)液態海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)。由(you)于天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)上(shang)巨大(da)(da)而(er)沉重(zhong)的(de)(de)大(da)(da)氣壓力，令分子(zi)緊靠在一起(qi)，使得(de)這(zhe)高(gao)溫(wen)(wen)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)未(wei)能沸騰(teng)及蒸發。反過(guo)來，正由(you)于海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)，恰好阻擋了高(gao)壓的(de)(de)大(da)(da)氣將(jiang)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)壓成固態。海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)從天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)高(gao)溫(wen)(wen)的(de)(de)內核（高(gao)達(da)6650攝(she)氏度(du)(du)）一直延伸到大(da)(da)氣層的(de)(de)底部，覆(fu)蓋(gai)整(zheng)個(ge)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)。必(bi)須強(qiang)調的(de)(de)是，這(zhe)種海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)與我們所理解的(de)(de)、地球上(shang)的(de)(de)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)完全不同。也有(you)觀點認為，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)上(shang)并不存(cun)在這(zhe)種海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)。
據(ju)2015年英國《每日(ri)郵報》報道，科(ke)學(xue)家們(men)(men)在(zai)(zai)海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星研究方面取得進展，海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星上或覆蓋有大(da)片液態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)海(hai)(hai)，海(hai)(hai)面上還(huan)漂(piao)浮(fu)著類似于冰山的(de)(de)(de)(de)(de)、體積龐大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)體鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)進行了一系列實驗(yan)之后，科(ke)學(xue)家得出上述結論，并(bing)認為(wei)(wei)這(zhe)一發現可(ke)能有助于解釋(shi)這(zhe)兩個星球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)一些(xie)奇(qi)怪特性。在(zai)(zai)其中一項實驗(yan)中，研究人員把(ba)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)放在(zai)(zai)與海(hai)(hai)王(wang)(wang)星上一樣的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓環境之下，檢測鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。海(hai)(hai)王(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)壓力為(wei)(wei)地球(qiu)零(ling)海(hai)(hai)拔(ba)(ba)的(de)(de)(de)(de)(de)1100萬(wan)倍(bei)，溫度(du)(du)為(wei)(wei)5萬(wan)攝氏(shi)度(du)(du)。實驗(yan)結果(guo)顯示(shi)，在(zai)(zai)壓力提高(gao)(gao)至(zhi)零(ling)海(hai)(hai)拔(ba)(ba)1100萬(wan)倍(bei)時，鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)變(bian)成(cheng)液態(tai)(tai)；之后再(zai)把(ba)溫度(du)(du)提高(gao)(gao)至(zhi)5萬(wan)攝氏(shi)度(du)(du)后，部分液態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)會再(zai)次(ci)變(bian)成(cheng)固(gu)(gu)(gu)體。但奇(qi)怪的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，這(zhe)些(xie)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)會漂(piao)浮(fu)在(zai)(zai)液態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)之上，就像是(shi)“鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)冰山”一樣。科(ke)學(xue)家們(men)(men)認為(wei)(wei)，鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)海(hai)(hai)洋(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)說法解釋(shi)了海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星磁極(ji)傾(qing)斜之謎，這(zhe)兩個星球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)磁極(ji)偏(pian)離(li)地理(li)極(ji)60度(du)(du)左右(you)。此外，這(zhe)也解釋(shi)了為(wei)(wei)什么海(hai)(hai)王(wang)(wang)星和(he)天(tian)王(wang)(wang)星10%的(de)(de)(de)(de)(de)表面成(cheng)分為(wei)(wei)碳元素(su)。
在(zai)旅(lv)行者2號抵達之后，天王星的(de)磁(ci)層(ceng)從未被測(ce)量過(guo)，因(yin)此很自然的(de)還保(bao)持(chi)著神秘。在(zai)1986年之前，因(yin)為(wei)天王星的(de)自轉軸就躺在(zai)黃道(dao)上，天文學家盼望能根據(ju)太陽(yang)風(feng)測(ce)量到天王星的(de)磁(ci)場。
旅行者2號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測顯示(shi)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場是奇(qi)特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一(yi)是他(ta)不在行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)何(he)中心，再者他(ta)相對于(yu)(yu)自轉軸傾斜(xie)59°。事實上(shang)，磁極從行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心偏(pian)離(li)往南(nan)(nan)極達到行星(xing)(xing)(xing)半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/3。這(zhe)異常(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)何(he)關系導致一(yi)個非常(chang)不對稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁層，在南(nan)(nan)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)，磁場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)低于(yu)(yu)0.1高(gao)斯，而在北半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)高(gao)達1.1高(gao)斯；在表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均強度(du)是0.23高(gao)斯。與(yu)地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場比(bi)較，兩(liang)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場強度(du)大約是相等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，并且“磁赤道”大致上(shang)也(ye)與(yu)物(wu)理上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道平(ping)行，天(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶(ou)極矩是地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)50倍。
海王(wang)星(xing)也(ye)有一(yi)個相(xiang)似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)偏移和傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)，因此(ci)有人(ren)認(ren)為(wei)這(zhe)是(shi)冰(bing)巨星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)共同特點。一(yi)種假說認(ren)為(wei)，不(bu)(bu)同于(yu)類地行星(xing)和氣體巨星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)是(shi)由(you)(you)核心內部引(yin)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)，冰(bing)巨星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)是(shi)由(you)(you)相(xiang)對(dui)于(yu)表(biao)面下某一(yi)深度的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)，例如(ru)水–氨的(de)(de)(de)(de)(de)海洋。盡(jin)管有這(zhe)樣(yang)奇特的(de)(de)(de)(de)(de)準(zhun)線，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁層(ceng)(ceng)在(zai)其他方面與一(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)相(xiang)似(si)：在(zai)他的(de)(de)(de)(de)(de)前方，位(wei)于(yu)23個天(tian)(tian)王(wang)星(xing)半徑之(zhi)處有弓形震波，磁層(ceng)(ceng)頂在(zai)18個天(tian)(tian)王(wang)星(xing)半徑處，充(chong)分發(fa)展完整的(de)(de)(de)(de)(de)磁尾和輻射(she)帶(dai)。綜上所論，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁層(ceng)(ceng)結構不(bu)(bu)同于(yu)木星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)比較像土星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁尾在(zai)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)后方延伸至太(tai)空中遠達數百(bai)萬公里，并且因為(wei)行星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉被扭曲而(er)斜(xie)向(xiang)一(yi)側，像是(shi)拔瓶塞的(de)(de)(de)(de)(de)長螺(luo)旋桿。
天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)層(ceng)包含帶電(dian)粒(li)子(zi)(zi)(zi)：質子(zi)(zi)(zi)和電(dian)子(zi)(zi)(zi)，還有(you)少量(liang)的(de)(de)(de)H2+離子(zi)(zi)(zi)，未曾偵(zhen)測(ce)到重(zhong)離子(zi)(zi)(zi)。許多的(de)(de)(de)這些微粒(li)可能(neng)(neng)來自(zi)大氣層(ceng)熱的(de)(de)(de)暈內。離子(zi)(zi)(zi)和電(dian)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)分別可以高(gao)達4和1.2百萬(wan)電(dian)子(zi)(zi)(zi)伏特。在(zai)磁(ci)(ci)層(ceng)內側(ce)的(de)(de)(de)低(di)能(neng)(neng)量(liang)（低(di)于100電(dian)子(zi)(zi)(zi)伏特）離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)密度大約是(shi)(shi)2厘(li)米-3。微粒(li)的(de)(de)(de)分布(bu)受到天王(wang)星(xing)(xing)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)強(qiang)烈的(de)(de)(de)影(ying)響，在(zai)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)經(jing)過(guo)之(zhi)后，磁(ci)(ci)層(ceng)內會留下值得注(zhu)意的(de)(de)(de)空(kong)隙。微粒(li)流量(liang)的(de)(de)(de)強(qiang)度在(zai)10萬(wan)年的(de)(de)(de)天文學時間尺(chi)度下，足以造成衛(wei)(wei)星(xing)(xing)表(biao)面變暗或(huo)是(shi)(shi)太空(kong)風暴。這或(huo)許就是(shi)(shi)造成衛(wei)(wei)星(xing)(xing)表(biao)面和環(huan)均(jun)勻一致(zhi)暗淡的(de)(de)(de)原因。在(zai)天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)磁(ci)(ci)極(ji)附近，有(you)相對算是(shi)(shi)高(gao)度發達的(de)(de)(de)極(ji)光(guang)，在(zai)磁(ci)(ci)極(ji)的(de)(de)(de)附近形(xing)成明亮(liang)的(de)(de)(de)弧(hu)。但是(shi)(shi)，不(bu)同于木星(xing)(xing)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)，天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)極(ji)光(guang)對增溫層(ceng)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)平(ping)衡似乎是(shi)(shi)無(wu)足輕(qing)重(zhong)的(de)(de)(de)。
與其它的(de)氣(qi)(qi)體(ti)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)，甚(shen)至(zhi)是(shi)與相似的(de)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)比較，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)非常平靜(jing)的(de)。當旅(lv)行者2號在(zai)1986年飛(fei)掠過天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)時，總共(gong)觀察到了10個橫跨過整(zheng)個行星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)云帶特(te)征。有人提出解(jie)釋認為這種特(te)征是(shi)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)內熱低(di)于其他巨(ju)大(da)行星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)結果。在(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)記錄到的(de)最低(di)溫(wen)度(du)是(shi)49K，比海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷，使天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)成為太陽系(xi)溫(wen)度(du)最低(di)的(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)。雖然在(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)內部沒(mei)有明確的(de)固體(ti)表面，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)最外面的(de)氣(qi)(qi)體(ti)包殼，也(ye)就是(shi)被稱為大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)部分(fen)，卻很容易以(yi)遙(yao)傳感量。遙(yao)傳感量的(de)能力可以(yi)從1帕(pa)(pa)之處(chu)為起點向下深入至(zhi)300公(gong)(gong)里(li)，相當于100帕(pa)(pa)的(de)大(da)氣(qi)(qi)壓力和(he)320K的(de)溫(wen)度(du)。稀薄的(de)暈(yun)從大(da)氣(qi)(qi)壓力1帕(pa)(pa)的(de)表面向外延(yan)伸(shen)擴展至(zhi)半徑兩倍之處(chu)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)可以(yi)分(fen)為三(san)層(ceng)(ceng)(ceng)：對(dui)流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)，從高(gao)(gao)度(du)300至(zhi)50公(gong)(gong)里(li)，大(da)氣(qi)(qi)壓100帕(pa)(pa)至(zhi)0.1帕(pa)(pa)；平流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)（同溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)），高(gao)(gao)度(du)50至(zhi)4000公(gong)(gong)里(li)，大(da)氣(qi)(qi)壓力0.1帕(pa)(pa)至(zhi)10-1?帕(pa)(pa)；熱層(ceng)(ceng)(ceng)（增(zeng)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)或暈(yun)），從4000公(gong)(gong)里(li)向上延(yan)伸(shen)至(zhi)距離(li)表面50,000公(gong)(gong)里(li)處(chu)。沒(mei)有中間(jian)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)散逸(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)。
天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分和天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)整體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分不同，主要是(shi)(shi)(shi)氫(qing)分子和氦。氦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾分數，這是(shi)(shi)(shi)每摩爾中(zhong)所含(han)有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氦原(yuan)子數量(liang)(liang)(liang)，是(shi)(shi)(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)對流(liu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)，相當于(yu)0.26±0.05質量(liang)(liang)(liang)百(bai)分比(bi)(bi)(bi)。這個數值很接(jie)近0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)恒星(xing)(xing)(xing)質量(liang)(liang)(liang)百(bai)分比(bi)(bi)(bi)。顯(xian)示在(zai)(zai)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨星(xing)(xing)(xing)中(zhong)，氦在(zai)(zai)行星(xing)(xing)(xing)中(zhong)是(shi)(shi)(shi)不穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)，含(han)量(liang)(liang)(liang)占第(di)三位的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)甲(jia)烷(wan)（CH?）。甲(jia)烷(wan)在(zai)(zai)可(ke)見和近紅(hong)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)收帶為(wei)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)制造了明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍綠或深(shen)藍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色。在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)壓力1.3帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)云頂(ding)之下，甲(jia)烷(wan)在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾分數是(shi)(shi)(shi)2.3%，這個量(liang)(liang)(liang)大(da)(da)約是(shi)(shi)(shi)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)20至30倍。混合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)(bi)率在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)由(you)于(yu)極(ji)端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫，降低(di)(di)了飽合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平并且(qie)造成(cheng)多余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)結冰(bing)。對低(di)(di)揮發性(xing)物質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)豐富度(du)，像是(shi)(shi)(shi)氨、水和硫化(hua)氫(qing)，在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)深(shen)處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)所知(zhi)有限，但是(shi)(shi)(shi)大(da)(da)概(gai)也會高于(yu)太陽內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)。除甲(jia)烷(wan)之外，在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)可(ke)以追蹤到各種各樣微量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳氫(qing)化(hua)合物，被認為(wei)是(shi)(shi)(shi)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫外線輻射導致甲(jia)烷(wan)光解產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。包括乙烷(wan)（C?H?）、乙炔（C?H?）、甲(jia)基乙炔（CH?C?H）、聯乙炔（C?HC?H）。光譜也揭露了水蒸汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蹤影，一(yi)氧化(hua)碳和二氧化(hua)碳在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)，但可(ke)能只(zhi)是(shi)(shi)(shi)來自于(yu)彗星(xing)(xing)(xing)和其他外部天(tian)(tian)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)落塵。
對(dui)(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)是(shi)大(da)氣層(ceng)(ceng)最低(di)和密度(du)(du)最高(gao)的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分，溫(wen)度(du)(du)隨著高(gao)度(du)(du)增加而(er)降低(di)，溫(wen)度(du)(du)從有(you)(you)名無實(shi)的(de)(de)(de)底部(bu)(bu)大(da)約320K，300公(gong)里，降低(di)至(zhi)(zhi)53K，高(gao)度(du)(du)50公(gong)里。在對(dui)(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)頂實(shi)際的(de)(de)(de)最低(di)溫(wen)度(du)(du)在49至(zhi)(zhi)57K，依(yi)在行星上的(de)(de)(de)高(gao)度(du)(du)來決定。對(dui)(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)頂是(shi)行星的(de)(de)(de)上升暖氣流(liu)輻射遠紅外線最主要的(de)(de)(de)區(qu)域，由(you)此處測(ce)量到(dao)的(de)(de)(de)有(you)(you)效溫(wen)度(du)(du)是(shi)59.1±0.3K。對(dui)(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)應該還(huan)有(you)(you)高(gao)度(du)(du)復雜的(de)(de)(de)云(yun)(yun)(yun)(yun)系結構，水(shui)云(yun)(yun)(yun)(yun)被假(jia)設在大(da)氣壓力50至(zhi)(zhi)100帕(pa)，氨氫硫化(hua)物(wu)云(yun)(yun)(yun)(yun)在20至(zhi)(zhi)40帕(pa)的(de)(de)(de)壓力范(fan)圍內，氨或氫硫化(hua)物(wu)云(yun)(yun)(yun)(yun)在3和10帕(pa)，最后是(shi)直接偵測(ce)到(dao)的(de)(de)(de)甲烷云(yun)(yun)(yun)(yun)在1至(zhi)(zhi)2帕(pa)。對(dui)(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)是(shi)大(da)氣層(ceng)(ceng)內非(fei)常活躍(yue)的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分，表(biao)現出強風、亮云(yun)(yun)(yun)(yun)和季節性的(de)(de)(de)變化(hua)。
天王星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)中層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是平(ping)(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，此處的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度逐漸(jian)增加，從對流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)頂(ding)的(de)(de)(de)(de)53K上(shang)(shang)升至(zhi)增溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)(de)800至(zhi)850K。平(ping)(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)加熱來(lai)自(zi)(zi)甲(jia)烷和(he)(he)其他碳(tan)(tan)氫(qing)化合物吸收的(de)(de)(de)(de)太陽紫外線和(he)(he)紅(hong)外線輻(fu)射，大(da)(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)這種形(xing)式(shi)是甲(jia)烷的(de)(de)(de)(de)光解造成的(de)(de)(de)(de)。來(lai)自(zi)(zi)增溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)熱也(ye)(ye)許也(ye)(ye)值(zhi)得注意(yi)。碳(tan)(tan)氫(qing)化合物相(xiang)(xiang)對來(lai)說只是很窄(zhai)的(de)(de)(de)(de)一層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，高(gao)(gao)度在(zai)(zai)100至(zhi)280公里，相(xiang)(xiang)對于(yu)(yu)氣(qi)(qi)壓是10微帕至(zhi)0.1微帕，溫(wen)(wen)度在(zai)(zai)75K和(he)(he)170K之(zhi)間。含量(liang)最多的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)化合物是乙(yi)炔和(he)(he)乙(yi)烷，相(xiang)(xiang)對于(yu)(yu)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)混合比(bi)率(lv)(lv)是×10?，與甲(jia)烷和(he)(he)一氧化碳(tan)(tan)在(zai)(zai)這個高(gao)(gao)度上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)混合比(bi)率(lv)(lv)相(xiang)(xiang)似。更重(zhong)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)氫(qing)化合物、二氧化碳(tan)(tan)和(he)(he)水蒸氣(qi)(qi)，在(zai)(zai)混合的(de)(de)(de)(de)比(bi)率(lv)(lv)上(shang)(shang)還要(yao)低三個數(shu)量(liang)級。乙(yi)烷和(he)(he)乙(yi)炔在(zai)(zai)平(ping)(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)內溫(wen)(wen)度和(he)(he)高(gao)(gao)度較低處與對流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)頂(ding)傾(qing)向于(yu)(yu)凝聚而形(xing)成數(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)陰霾的(de)(de)(de)(de)云層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，那些也(ye)(ye)可能(neng)被視為出(chu)天王星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)云帶。然(ran)而，碳(tan)(tan)氫(qing)化合物集中在(zai)(zai)在(zai)(zai)天王星(xing)(xing)(xing)平(ping)(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)陰霾之(zhi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)度比(bi)其他類木行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)度要(yao)低是值(zhi)得注意(yi)的(de)(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)氣層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)最外(wai)(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)暈(yun)(yun)），有著(zhu)均勻一(yi)致的(de)(de)(de)溫(wen)度，大(da)約在800至(zhi)850K。仍不(bu)(bu)了解是(shi)何種熱源支撐(cheng)著(zhu)如此(ci)的(de)(de)(de)高溫(wen)，雖(sui)然低(di)效率的(de)(de)(de)冷卻作用(yong)和(he)(he)(he)(he)平流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)碳氫化合物也能(neng)(neng)貢獻一(yi)些能(neng)(neng)源，但即使是(shi)太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)遠紫外(wai)(wai)線(xian)和(he)(he)(he)(he)超紫外(wai)(wai)線(xian)輻(fu)射，或(huo)是(shi)極(ji)光活動都不(bu)(bu)足以提供所需(xu)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)(wai)，氫分子(zi)和(he)(he)(he)(he)增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)暈(yun)(yun)擁(yong)有大(da)比(bi)例的(de)(de)(de)自由(you)氫原子(zi)，她們的(de)(de)(de)低(di)分子(zi)量(liang)和(he)(he)(he)(he)高溫(wen)可以解釋為何暈(yun)(yun)可以從(cong)行星(xing)(xing)(xing)(xing)擴展至(zhi)50000公(gong)里(li)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)徑的(de)(de)(de)倆(lia)倍遠。這(zhe)個延伸的(de)(de)(de)暈(yun)(yun)是(shi)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)一(yi)個獨特的(de)(de)(de)特點。他的(de)(de)(de)作用(yong)包括阻(zu)尼(ni)環繞天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)小顆粒(li)，導致一(yi)些天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環中(zhong)塵(chen)粒(li)的(de)(de)(de)耗(hao)損。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)(he)(he)平流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對應(ying)著(zhu)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)電(dian)離(li)(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。觀測(ce)顯(xian)示電(dian)離(li)(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)占據2000至(zhi)10000公(gong)里(li)的(de)(de)(de)高度。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)電(dian)離(li)(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)密(mi)度比(bi)土星(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)海(hai)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)高，這(zhe)可能(neng)(neng)肇因于碳氫化合物在平流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)低(di)處的(de)(de)(de)集(ji)中(zhong)。電(dian)離(li)(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)承受太(tai)(tai)陽紫外(wai)(wai)線(xian)輻(fu)射的(de)(de)(de)主要區域，它的(de)(de)(de)密(mi)度也依據太(tai)(tai)陽活動而改變。極(ji)光活動不(bu)(bu)如木星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)(he)土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)明顯(xian)和(he)(he)(he)(he)重大(da)。
在紫外線與可見光波段下與其他的(de)氣體巨(ju)(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，甚至是與相似(si)的(de)海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比較，天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)大(da)氣層是非(fei)常(chang)平靜(jing)的(de)。當旅行(xing)(xing)者(zhe)2號在1986年(nian)飛掠(lve)過天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時，總共(gong)觀察到了10個(ge)橫跨過整個(ge)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)云帶特(te)征(zheng)。有人提出解釋認為(wei)這(zhe)種特(te)征(zheng)是天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)內(nei)熱低(di)(di)于其他巨(ju)(ju)大(da)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)結(jie)果(guo)。記錄到天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)對流層頂的(de)最(zui)低(di)(di)溫(wen)度是49K，比海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷，使(shi)天王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)太陽(yang)系溫(wen)度最(zui)低(di)(di)的(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（原(yuan)來九大(da)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中溫(wen)度最(zui)低(di)(di)的(de)冥(ming)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)已不再是行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)）。
在(zai)1986年，旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)2號發現(xian)可(ke)見的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)王(wang)星南(nan)半(ban)(ban)球可(ke)以被細(xi)分成(cheng)兩(liang)個(ge)區(qu)(qu)(qu)域(yu)：明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)(de)極區(qu)(qu)(qu)和(he)暗淡的(de)(de)(de)(de)赤道帶(dai)狀(zhuang)區(qu)(qu)(qu)。兩(liang)這(zhe)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)分界大(da)約在(zai)緯度(du)-45°的(de)(de)(de)(de)附近(jin)。一條(tiao)(tiao)跨越(yue)在(zai)-45°至(zhi)-50°之間的(de)(de)(de)(de)狹窄帶(dai)狀(zhuang)物(wu)是在(zai)行(xing)(xing)星表面(mian)上(shang)能夠(gou)看(kan)見的(de)(de)(de)(de)最亮(liang)的(de)(de)(de)(de)大(da)特征，被稱為(wei)南(nan)半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”。極冠和(he)衣(yi)領被認為(wei)是甲烷云密集(ji)的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)域(yu)，位置在(zai)大(da)氣壓力1.3至(zhi)2帕的(de)(de)(de)(de)高度(du)。很不幸的(de)(de)(de)(de)是，旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)2號抵達時正是盛夏，而且觀察不到北半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)部(bu)分。不過，從21世紀開(kai)始之際，北半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”和(he)極區(qu)(qu)(qu)就可(ke)以被哈勃太(tai)空望(wang)遠鏡(jing)和(he)凱克望(wang)遠鏡(jing)觀測到。結果，天(tian)(tian)王(wang)星看(kan)起來(lai)是不對稱的(de)(de)(de)(de)：靠近(jin)南(nan)極是明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)(de)，從南(nan)半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”以北都(dou)是一樣的(de)(de)(de)(de)黑暗。天(tian)(tian)王(wang)星上(shang)之后(hou)可(ke)能出現(xian)的(de)(de)(de)(de)季(ji)節(jie)變化，將會被詳細(xi)的(de)(de)(de)(de)討論。天(tian)(tian)王(wang)星可(ke)以觀察到的(de)(de)(de)(de)緯度(du)結構(gou)和(he)木星與土星是不同(tong)的(de)(de)(de)(de)，它們展現(xian)出許多條(tiao)(tiao)狹窄但色彩豐富(fu)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)狀(zhuang)結構(gou)。
1990年代的(de)(de)(de)(de)高分(fen)辨率成(cheng)像觀(guan)測表明(ming)，亮(liang)(liang)云(yun)(yun)特(te)征的(de)(de)(de)(de)數量有(you)(you)著明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)增長(chang)。它(ta)們多(duo)數都出現于北(bei)半(ban)(ban)球開始成(cheng)為(wei)可以(yi)看見的(de)(de)(de)(de)區域。早期(qi)的(de)(de)(de)(de)解釋(shi)—認為(wei)是(shi)亮(liang)(liang)云(yun)(yun)在(zai)(zai)行星黑暗的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)比較(jiao)容易被分(fen)辨出來，而(er)在(zai)(zai)南半(ban)(ban)球則被明(ming)亮(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)“衣領”掩蓋(gai)掉—被證明(ming)是(shi)錯誤(wu)的(de)(de)(de)(de)，實際上特(te)征數量已確實顯(xian)著增加。不過(guo)，兩(liang)個(ge)半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)云(yun)(yun)是(shi)有(you)(you)區別(bie)的(de)(de)(de)(de)，北(bei)半(ban)(ban)球的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)云(yun)(yun)較(jiao)小(xiao)、較(jiao)尖銳(rui)和較(jiao)明(ming)亮(liang)(liang)。它(ta)們看上去都躺(tang)在(zai)(zai)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)高度。亮(liang)(liang)云(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)命期(qi)有(you)(you)著極大的(de)(de)(de)(de)差異，一(yi)些(xie)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)只(zhi)有(you)(you)幾(ji)小(xiao)時，而(er)南半(ban)(ban)球至少(shao)有(you)(you)一(yi)個(ge)從旅行者飛掠過(guo)后仍(reng)一(yi)直存在(zai)(zai)著。最近的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察也發現，雖然天王星的(de)(de)(de)(de)氣候較(jiao)為(wei)平靜，但(dan)天王星的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)云(yun)(yun)有(you)(you)許(xu)多(duo)特(te)性與(yu)海王星相同。
追蹤(zong)這(zhe)些有特征的(de)(de)(de)亮云(yun)，可以測量出(chu)天王星(xing)對(dui)流(liu)層上方的(de)(de)(de)風是如何在極區咆哮。在赤道的(de)(de)(de)風是退行的(de)(de)(de)，意味(wei)著(zhu)它們吹(chui)的(de)(de)(de)方向(xiang)與自轉的(de)(de)(de)方向(xiang)相反，它們的(de)(de)(de)速(su)度(du)從(cong)?100至?50米/秒(miao)。風速(su)隨著(zhu)遠離(li)赤道的(de)(de)(de)距離(li)而(er)增加(jia)，大(da)(da)約在緯(wei)度(du)±20°靜止不動(dong)，這(zhe)兒(er)(er)也是對(dui)流(liu)層溫度(du)最(zui)低之處。再(zai)往極區移動(dong)，風向(xiang)也轉成與行星(xing)自轉的(de)(de)(de)方向(xiang)一致，風速(su)則持續(xu)增加(jia)，在北緯(wei)60°處達到最(zui)大(da)(da)值，然后(hou)下降至極區減弱為0。在南(nan)緯(wei)40°附近，風速(su)從(cong)150到200米/秒(miao)，因(yin)為“衣(yi)領(ling)”蓋過了所有平行的(de)(de)(de)亮云(yun)，無法(fa)測量從(cong)哪(na)兒(er)(er)到南(nan)極之間的(de)(de)(de)風速(su)。與北半球對(dui)照，風速(su)在緯(wei)度(du)+50°達到最(zui)大(da)(da)值，速(su)度(du)高達240米/秒(miao)。
2004年(nian)3月(yue)到5月(yue)這一短暫期間，很多(duo)(duo)片大(da)(da)塊亮云出(chu)(chu)現(xian)(xian)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)里(li)，這讓天(tian)王星(xing)(xing)(xing)有著類似海王星(xing)(xing)(xing)般的(de)(de)(de)(de)外(wai)觀(guan)。觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到229米/秒（824公里(li)/時）的(de)(de)(de)(de)破表風速，和(he)被(bei)稱為(wei)“7月(yue)4日煙火”的(de)(de)(de)(de)雷雨(yu)風暴。2006年(nian)8月(yue)23日，科羅拉多(duo)(duo)州(zhou)博爾德(de)市(shi)太(tai)空科學(xue)學(xue)院和(he)威斯康辛大(da)(da)學(xue)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)員(yuan)觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到天(tian)王星(xing)(xing)(xing)表面有一個(ge)(ge)大(da)(da)黑斑，讓天(tian)文學(xue)家對(dui)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)動(dong)有更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)了(le)(le)解。雖然為(wei)何這突如其(qi)來活(huo)(huo)動(dong)暴漲的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)原因仍未被(bei)研究(jiu)員(yuan)所(suo)(suo)明了(le)(le)，但(dan)是它呈現(xian)(xian)了(le)(le)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)極度(du)傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸所(suo)(suo)帶來的(de)(de)(de)(de)季節性的(de)(de)(de)(de)氣(qi)候變(bian)(bian)化。要確認(ren)這種季節變(bian)(bian)化的(de)(de)(de)(de)本(ben)質是很困難的(de)(de)(de)(de)，因為(wei)對(dui)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)堪用(yong)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察(cha)(cha)(cha)數(shu)據仍少于(yu)84年(nian)，也(ye)(ye)就是一個(ge)(ge)完整的(de)(de)(de)(de)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)年(nian)。雖然已經(jing)有了(le)(le)一定數(shu)量的(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)，光度(du)學(xue)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)測已經(jing)累(lei)積了(le)(le)半個(ge)(ge)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)年(nian)（從1950年(nian)代起算），在(zai)兩(liang)個(ge)(ge)光譜帶上的(de)(de)(de)(de)光度(du)變(bian)(bian)化已經(jing)呈現(xian)(xian)了(le)(le)規律性的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化，最(zui)大(da)(da)值(zhi)出(chu)(chu)現(xian)(xian)于(yu)至(zhi)點，最(zui)小值(zhi)出(chu)(chu)現(xian)(xian)于(yu)晝夜平(ping)分點。從1960年(nian)開始的(de)(de)(de)(de)微波觀(guan)測，深(shen)入對(dui)流層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)，也(ye)(ye)得到相(xiang)似的(de)(de)(de)(de)周(zhou)期變(bian)(bian)化，最(zui)大(da)(da)值(zhi)也(ye)(ye)在(zai)至(zhi)點。從20世紀(ji)70年(nian)代開始對(dui)平(ping)流層(ceng)(ceng)進行的(de)(de)(de)(de)溫度(du)測量也(ye)(ye)顯示(shi)最(zui)大(da)(da)值(zhi)出(chu)(chu)現(xian)(xian)于(yu)1986年(nian)的(de)(de)(de)(de)至(zhi)日附近。多(duo)(duo)數(shu)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化相(xiang)信與可觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到的(de)(de)(de)(de)幾何變(bian)(bian)化相(xiang)關。
然而，有某些理由相(xiang)信天王(wang)星物理性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變(bian)化也(ye)在(zai)(zai)發(fa)生。當南(nan)極區域變(bian)得(de)明亮(liang)時，北(bei)極相(xiang)對(dui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)呈現黑暗，這(zhe)與上述概要性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變(bian)化模(mo)型(xing)是不(bu)(bu)符合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)1944年抵達北(bei)半(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)至(zhi)點之前(qian)，天王(wang)星亮(liang)度(du)急(ji)遽提升，顯(xian)(xian)示(shi)(shi)北(bei)極不(bu)(bu)是永遠黑暗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)個(ge)現象意(yi)味著可(ke)以(yi)看見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極區在(zai)(zai)至(zhi)日之前(qian)開(kai)始(shi)變(bian)亮(liang)，并且在(zai)(zai)晝夜平分(fen)點之后開(kai)始(shi)變(bian)暗。詳細的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析(xi)可(ke)見光和微波的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)料，顯(xian)(xian)示(shi)(shi)亮(liang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化周期在(zai)(zai)至(zhi)點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)近(jin)不(bu)(bu)是完全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)稱，這(zhe)也(ye)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)出(chu)在(zai)(zai)子午圈上反照(zhao)率變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)式。最后，在(zai)(zai)20世(shi)紀90年代，在(zai)(zai)天王(wang)星離(li)開(kai)至(zhi)點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時期，哈柏太空望(wang)遠鏡和地基的(de)(de)(de)(de)(de)(de)望(wang)遠鏡顯(xian)(xian)示(shi)(shi)南(nan)極冠出(chu)現可(ke)以(yi)察覺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)暗（南(nan)半(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)領”除(chu)外，它(ta)依然明亮(liang)），同(tong)時，北(bei)半(ban)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)也(ye)證實是增強了，例如云層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成和更(geng)強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風，支持期望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度(du)增加(jia)應該很快就會開(kai)始(shi)。
天王星(xing)(xing)物理變化的(de)(de)(de)機制還不是(shi)很清楚，在接近至點，天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)一個半(ban)(ban)球(qiu)沐浴在陽光之下，另一個半(ban)(ban)球(qiu)則對(dui)向幽暗(an)的(de)(de)(de)深空。受光半(ban)(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)明亮曾被認為是(shi)對(dui)流層(ceng)(ceng)里來(lai)自甲烷云(yun)(yun)與陰霾層(ceng)(ceng)局部增厚的(de)(de)(de)結果。在緯度(du)-45°的(de)(de)(de)明亮“衣領”也(ye)與甲烷云(yun)(yun)有所關聯。在南(nan)半(ban)(ban)球(qiu)極區的(de)(de)(de)其他變化，也(ye)可以(yi)用低(di)層(ceng)(ceng)云(yun)(yun)的(de)(de)(de)變化來(lai)解釋。來(lai)自天王星(xing)(xing)微波發射(she)譜(pu)線上的(de)(de)(de)變化，或(huo)許是(shi)在對(dui)流層(ceng)(ceng)深處的(de)(de)(de)循環變化造成(cheng)的(de)(de)(de)，因為厚實(shi)的(de)(de)(de)極區云(yun)(yun)層(ceng)(ceng)和霧霾可能會(hui)阻礙對(dui)流。天王星(xing)(xing)春(chun)天和秋天的(de)(de)(de)晝夜平(ping)分(fen)點即將來(lai)臨，動力學(xue)上的(de)(de)(de)改變和對(dui)流可能會(hui)再(zai)發生(sheng)。
在1986年，旅行(xing)(xing)者(zhe)2號飛掠時，天(tian)王星(xing)的(de)南極(ji)(ji)幾乎正(zheng)對著太陽。標記這個(ge)極(ji)(ji)是(shi)南極(ji)(ji)是(shi)基于(yu)國(guo)際天(tian)文(wen)聯合(he)會的(de)定(ding)義(yi)：行(xing)(xing)星(xing)或衛星(xing)的(de)北極(ji)(ji)，是(shi)指向(xiang)(xiang)太陽系(xi)不(bu)變平面的(de)上方（不(bu)是(shi)由自轉(zhuan)的(de)方向(xiang)(xiang)來(lai)決定(ding)）。但(dan)是(shi)，仍然(ran)有(you)不(bu)同的(de)協(xie)定(ding)被使用(yong)著：一個(ge)天(tian)體依據(ju)右手定(ding)則(ze)所定(ding)義(yi)的(de)自轉(zhuan)方向(xiang)(xiang)來(lai)決定(ding)北極(ji)(ji)和南極(ji)(ji)。根(gen)據(ju)后者(zhe)的(de)坐標系(xi)，1986年在陽光下的(de)極(ji)(ji)則(ze)是(shi)北極(ji)(ji)。
天(tian)(tian)王(wang)星有(you)一(yi)個(ge)(ge)暗淡的(de)(de)(de)(de)行(xing)星環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)系統，由(you)直徑約(yue)十米(mi)的(de)(de)(de)(de)黑暗粒狀(zhuang)物組(zu)成(cheng)(cheng)。這是繼土星環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)之后，在(zai)太(tai)陽系內發現的(de)(de)(de)(de)第二個(ge)(ge)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)系統。天(tian)(tian)王(wang)星環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)包含13個(ge)(ge)已命(ming)名(ming)的(de)(de)(de)(de)小環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)，其(qi)(qi)中最明(ming)亮的(de)(de)(de)(de)是ε環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)（Epsilon），其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)都非常黯淡。天(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)光(guang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)像(xiang)木星的(de)(de)(de)(de)光(guang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)一(yi)樣暗，但又像(xiang)土星的(de)(de)(de)(de)光(guang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)那樣有(you)相當大的(de)(de)(de)(de)直徑。天(tian)(tian)王(wang)星環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)被認(ren)為(wei)是相當年輕的(de)(de)(de)(de)，在(zai)圓(yuan)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)空(kong)隙和不(bu)透明(ming)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)區別，暗示(shi)她們不(bu)是與(yu)天(tian)(tian)王(wang)星同(tong)時(shi)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)，環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)中的(de)(de)(de)(de)物質可能(neng)來自被高速撞(zhuang)擊(ji)或潮汐力粉碎的(de)(de)(de)(de)衛星。而(er)最外面的(de)(de)(de)(de)第5個(ge)(ge)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)大部(bu)分(fen)是直徑為(wei)幾米(mi)到幾十米(mi)的(de)(de)(de)(de)冰塊。除此之外，天(tian)(tian)王(wang)星可能(neng)還存在(zai)著大量的(de)(de)(de)(de)窄環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)，寬度僅有(you)50米(mi)，單環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)反射率非常低。
天(tian)王星(xing)(xing)環(huan)(huan)的(de)發現(xian)日期是(shi)1977年3月10日，在(zai)James L. Elliot、Edward W. Dunham、和(he)Douglas J.Mink使用柯伊伯機載天(tian)文臺觀(guan)測(ce)時。這(zhe)個(ge)發現(xian)是(shi)很意外的(de)，他(ta)們(men)原本的(de)計劃是(shi)觀(guan)測(ce)天(tian)王星(xing)(xing)掩(yan)蔽(bi)SAO158687以研(yan)究天(tian)王星(xing)(xing)的(de)大氣層。然而(er)，當他(ta)們(men)分析觀(guan)測(ce)的(de)資料時，發現(xian)行(xing)星(xing)(xing)遮掩(yan)的(de)前后(hou)，這(zhe)顆恒星(xing)(xing)都曾經短(duan)暫的(de)消(xiao)失了(le)五次。他(ta)們(men)認為，必須有個(ge)環(huan)(huan)系統圍繞著行(xing)星(xing)(xing)才能解釋(shi)。后(hou)來他(ta)們(men)又偵測(ce)到四個(ge)額外的(de)環(huan)(huan)。旅行(xing)者2號(hao)在(zai)1986年飛掠過天(tian)王星(xing)(xing)時，直接看(kan)見(jian)了(le)這(zhe)些環(huan)(huan)。旅行(xing)者2號(hao)也(ye)發現(xian)了(le)兩圈新的(de)光環(huan)(huan)，使環(huan)(huan)的(de)數量增加到11圈（不包括(kuo)2003年發現(xian)的(de)）。
在(zai)2005年12月，哈勃太空望(wang)遠鏡偵測(ce)到(dao)一對早先未曾發現的(de)(de)(de)藍(lan)(lan)色圓環(huan)。最外(wai)(wai)(wai)圍的(de)(de)(de)一圈(quan)(quan)(quan)與天(tian)王星的(de)(de)(de)距離比早先知道(dao)的(de)(de)(de)環(huan)遠了兩(liang)倍(bei)，因此(ci)新發現的(de)(de)(de)環(huan)被稱(cheng)為環(huan)系統的(de)(de)(de)外(wai)(wai)(wai)環(huan)，使天(tian)王星環(huan)的(de)(de)(de)數量增加到(dao)13圈(quan)(quan)(quan)。哈柏同時(shi)也發現了兩(liang)顆新的(de)(de)(de)小(xiao)衛(wei)星，其中的(de)(de)(de)天(tian)衛(wei)二(er)十六(liu)還與最外(wai)(wai)(wai)面的(de)(de)(de)μ環(huan)共(gong)享軌道(dao)。在(zai)2006年4月，凱(kai)克天(tian)文(wen)臺公(gong)布的(de)(de)(de)新環(huan)影(ying)像中，外(wai)(wai)(wai)環(huan)的(de)(de)(de)一圈(quan)(quan)(quan)是(shi)(shi)藍(lan)(lan)色的(de)(de)(de)，另一圈(quan)(quan)(quan)則(ze)是(shi)(shi)紅色的(de)(de)(de)。關于外(wai)(wai)(wai)環(huan)顏色是(shi)(shi)藍(lan)(lan)色的(de)(de)(de)一個假說(shuo)是(shi)(shi)，它(ta)由來(lai)(lai)自天(tian)衛(wei)二(er)十六(liu)的(de)(de)(de)細小(xiao)冰微(wei)粒組成，因此(ci)能散射足夠多的(de)(de)(de)藍(lan)(lan)光。天(tian)王星的(de)(de)(de)內環(huan)看起來(lai)(lai)是(shi)(shi)呈灰色的(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)有27顆(ke)已知天(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，這些(xie)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)名稱都出自威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·莎士比(bi)亞(ya)和亞(ya)歷山大(da)·波普的(de)(de)歌(ge)劇中的(de)(de)人(ren)物。五(wu)顆(ke)主要衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)名稱是(shi)(shi)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)五(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)一(yi)(yi)（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)(er)（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)三（Tatania）和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)四（Obeon）。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)三和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)四是(shi)(shi)威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·赫歇(xie)爾在1787年(nian)3月13日發(fa)現的(de)(de)第一(yi)(yi)顆(ke)和第二(er)(er)顆(ke)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)一(yi)(yi)和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)(er)是(shi)(shi)在1851年(nian)被(bei)威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·拉(la)塞(sai)爾發(fa)現的(de)(de)。但直(zhi)到1852年(nian)，威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·赫歇(xie)爾的(de)(de)兒(er)子(zi)約(yue)翰·赫歇(xie)爾才為(wei)(wei)這四顆(ke)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)命名。1948年(nian)，杰(jie)拉(la)德·柯伊伯發(fa)現第五(wu)顆(ke)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)五(wu)。天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)系統的(de)(de)質量(liang)是(shi)(shi)氣態巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中最少(shao)的(de)(de)，五(wu)顆(ke)主要衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)總質量(liang)還不到海衛(wei)(wei)一(yi)(yi)質量(liang)的(de)(de)一(yi)(yi)半。最大(da)的(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)三半徑只有788.9公里，還不到月球的(de)(de)一(yi)(yi)半，但是(shi)(shi)比(bi)土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)第二(er)(er)大(da)的(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)土衛(wei)(wei)五(wu)（Rhea）稍大(da)些(xie)。這些(xie)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)反照率相對(dui)也較低，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)(er)約(yue)為(wei)(wei)0.2，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)一(yi)(yi)約(yue)為(wei)(wei)0.35（在綠色光譜上）。這些(xie)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)由冰(bing)和巖石組成，大(da)約(yue)是(shi)(shi)50%的(de)(de)冰(bing)和50%的(de)(de)巖石，冰(bing)也許包含氨和二(er)(er)氧化碳。
在(zai)較大的(de)衛(wei)(wei)(wei)星中，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)有著最年輕的(de)表面，上(shang)(shang)面只有少許的(de)隕石(shi)坑(keng)，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)二(er)看(kan)起(qi)來是(shi)最古老的(de)。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)擁有深達20公里的(de)斷(duan)層峽谷，梯田(tian)狀(zhuang)的(de)層次(ci)和(he)混(hun)亂的(de)變化，形成令(ling)人混(hun)淆的(de)表面年齡和(he)特征。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)過去的(de)地質活動被認為(wei)是(shi)在(zai)某段時候當(dang)其軌(gui)道比(bi)當(dang)前更偏(pian)(pian)心時受到(dao)潮汐(xi)加熱的(de)影響，偏(pian)(pian)心的(de)原(yuan)因大概是(shi)跟天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)二(er)軌(gui)道共(gong)振（過去與(yu)當(dang)今3:1比(bi)例）的(de)結果。與(yu)地幔上(shang)(shang)涌并擠入(ru)相關的(de)外部(bu)加工很可(ke)能是(shi)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)上(shang)(shang)如同(tong)“賽馬場”形狀(zhuang)的(de)冕(mian)狀(zhuang)物（詳見金星冕(mian)狀(zhuang)物）的(de)起(qi)源。同(tong)樣的(de)，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)被認為(wei)曾經處于與(yu)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)三4:1軌(gui)道共(gong)振的(de)位(wei)置。旅行者2號(hao)探(tan)測器于1986年1月飛掠天(tian)(tian)王(wang)星，在(zai)隨(sui)后的(de)照片研究(jiu)中，天(tian)(tian)文學家發(fa)現了天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)六至天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)十五(wu)(wu)以及天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)二(er)十五(wu)(wu)共(gong)11顆小(xiao)衛(wei)(wei)(wei)星。后來使(shi)用地面的(de)望遠鏡也證實了這(zhe)些衛(wei)(wei)(wei)星的(de)存在(zai)。
天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)體積(ji)約為(wei)地球的(de)(de)(de)64倍，其大(da)氣(qi)中(zhong)包(bao)含83%的(de)(de)(de)氫氣(qi)，15%的(de)(de)(de)氦氣(qi)，2%的(de)(de)(de)甲(jia)烷氣(qi)體，表(biao)面溫(wen)度平均為(wei)零下215℃。2014年8月6日，美國國家(jia)航(hang)空航(hang)天局（NASA）和歐洲航(hang)天局（ESA）在夏威(wei)夷凱克天文臺（W.M.Keck Observatory），利(li)用哈勃太空望(wang)遠鏡成功(gong)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)并記錄(lu)了一場最大(da)規(gui)模(mo)的(de)(de)(de)風(feng)暴。因為(wei)天王(wang)星(xing)(xing)具備氣(qi)態行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)特(te)質，所以(yi)經常爆發(fa)(fa)風(feng)暴，此前觀(guan)測(ce)到的(de)(de)(de)一次(ci)最大(da)規(gui)模(mo)的(de)(de)(de)風(feng)暴被命名為(wei)Berg。Berg發(fa)(fa)生在2000年，其引起的(de)(de)(de)巨大(da)影響一直持續到2009年才消(xiao)失殆盡(jin)。
1986年1月，美國國家航空航天(tian)(tian)(tian)局(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)2號拜訪了(le)(le)(le)(le)(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星。這是對天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星僅有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)近距(ju)離探(tan)測，之后(hou)一(yi)直沒(mei)有(you)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)探(tan)測計劃。旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)2號在1977年發射(she)，在繼續前(qian)往海王(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)旅(lv)(lv)(lv)程之前(qian)，旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)2號在1月24日(ri)最接近天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星，距(ju)離近達81500公里。旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)2號研究(jiu)了(le)(le)(le)(le)(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星大(da)氣(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構和化學組(zu)成(cheng)(cheng)，發現了(le)(le)(le)(le)(le)10顆新(xin)衛星，還研究(jiu)了(le)(le)(le)(le)(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星因為(wei)自轉軸(zhou)傾斜97.77°所造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)獨特氣(qi)候，并觀察了(le)(le)(le)(le)(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)系統(tong)。它也研究(jiu)了(le)(le)(le)(le)(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場。它對最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)五顆衛星做了(le)(le)(le)(le)(le)首度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)詳(xiang)細(xi)調查，并研究(jiu)當時已知(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)九圈(quan)光環(huan)，也新(xin)發現了(le)(le)(le)(le)(le)另(ling)外(wai)兩道光環(huan)。
歲月靜(jing)好
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