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發現

在(zai)(zai)古(gu)代(dai)人們就熟(shu)知五(wu)顆(ke)行(xing)星(xing)(xing)(xing)（水星(xing)(xing)(xing)、金星(xing)(xing)(xing)、火(huo)星(xing)(xing)(xing)、木星(xing)(xing)(xing)、土星(xing)(xing)(xing)），與它們相比，天王星(xing)(xing)(xing)的(de)亮度(du)(du)也是肉眼(yan)可見的(de)。但天王星(xing)(xing)(xing)亮度(du)(du)較暗(an)、繞行(xing)速度(du)(du)緩(huan)慢，并且(qie)由于那時望遠鏡(jing)觀測(ce)(ce)能力不足，被古(gu)代(dai)的(de)觀測(ce)(ce)者(zhe)認定(ding)為(wei)是一顆(ke)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)。天王星(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)被發現是行(xing)星(xing)(xing)(xing)之前，已經被觀測(ce)(ce)了(le)很多次，但都把它當作恒(heng)星(xing)(xing)(xing)看(kan)待。最早的(de)紀錄可以追溯(su)至1690年約翰·佛蘭斯蒂德（John Flamsteed），在(zai)(zai)星(xing)(xing)(xing)表中將其編(bian)為(wei)金牛座34（34 Tauri），并且(qie)至少觀測(ce)(ce)了(le)6次。法國天文學家Pierre Charles Le Monnier在(zai)(zai)1750至1769年也至少觀測(ce)(ce)了(le)12次，包括一次連續四夜的(de)觀測(ce)(ce)。

威廉·赫(he)歇(xie)爾在(zai)(zai)1781年(nian)3月13日(ri)于他(ta)(ta)位于英格蘭(lan)薩默塞特郡巴斯城新國王街19號（現(xian)為(wei)赫(he)歇(xie)爾天(tian)文(wen)博(bo)物館）自(zi)宅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)庭院中觀察到這顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，但在(zai)(zai)1781年(nian)4月26日(ri)最(zui)早的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)告中他(ta)(ta)稱(cheng)之為(wei)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇(xie)爾用他(ta)(ta)自(zi)己設(she)計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)望(wang)遠鏡“對這顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)做了(le)一系列視差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察”。他(ta)(ta)在(zai)(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)學(xue)報(bao)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)記錄著：“在(zai)(zai)與金(jin)牛(niu)座ζ成(cheng)90°的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置……有(you)一個(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)云(yun)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或者是一顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”在(zai)(zai)3月17日(ri)，他(ta)(ta)注記著：“我(wo)找到一顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)云(yun)狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，并且由他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置變(bian)化(hua)發(fa)現(xian)是一顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”當他(ta)(ta)將發(fa)現(xian)提交(jiao)給(gei)皇家學(xue)會時(shi)，雖然(ran)含蓄(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)認為(wei)比較像行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，但仍然(ran)聲稱(cheng)是發(fa)現(xian)了(le)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)：“當我(wo)首次(ci)看到這顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，我(wo)所(suo)使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光學(xue)倍率(lv)是227。從經(jing)驗中我(wo)知道，恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)(zhi)徑不會隨(sui)光學(xue)倍率(lv)成(cheng)比例放大(da)(da)，如行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)那樣(yang)；因此(ci)我(wo)將倍率(lv)設(she)成(cheng)460與932，結果發(fa)現(xian)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)(zhi)徑隨(sui)光學(xue)倍率(lv)成(cheng)比例放大(da)(da)，如同(tong)它應該在(zai)(zai)它不是顆(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)推測(ce)下(xia)，而(er)我(wo)比較過的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直(zhi)(zhi)徑不會以相同(tong)比率(lv)增(zeng)加。更進一步說，被光學(xue)放大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)已遠超過其光度所(suo)允(yun)許，它看來在(zai)(zai)強大(da)(da)倍率(lv)下(xia)朦(meng)朧且不清楚，而(er)根(gen)據我(wo)幾(ji)千次(ci)觀測(ce)我(wo)知道（在(zai)(zai)這情況下(xia)）這些(xie)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)會保留其光澤與清晰。結果顯示(shi)我(wo)所(suo)臆測(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)充(chong)足(zu)根(gen)據，這證明(ming)是我(wo)們最(zui)近(jin)觀察的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彗(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”

赫(he)(he)歇(xie)爾(er)(er)將他的(de)(de)(de)(de)發現(xian)通知(zhi)皇(huang)家(jia)(jia)(jia)(jia)天(tian)(tian)(tian)文學(xue)家(jia)(jia)(jia)(jia)內維(wei)爾(er)(er)·馬(ma)斯(si)基林（Nevil Maskelyne），4月23日(ri)收(shou)到(dao)信件(jian)的(de)(de)(de)(de)馬(ma)斯(si)基林語無倫次(ci)的(de)(de)(de)(de)回復說：“我不知(zhi)該如何稱呼它，它在(zai)(zai)接近圓形(xing)的(de)(de)(de)(de)軌(gui)道上(shang)(shang)移(yi)動很(hen)像一顆行星(xing)，而彗星(xing)是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)很(hen)扁(bian)的(de)(de)(de)(de)橢圓軌(gui)道上(shang)(shang)移(yi)動。我也(ye)沒有看見彗發或彗尾。“當赫(he)(he)歇(xie)爾(er)(er)繼續謹慎的(de)(de)(de)(de)以(yi)彗星(xing)描述(shu)他的(de)(de)(de)(de)新(xin)對象，其他的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文學(xue)家(jia)(jia)(jia)(jia)已經(jing)開始做不同的(de)(de)(de)(de)懷疑。芬蘭-瑞典天(tian)(tian)(tian)文學(xue)家(jia)(jia)(jia)(jia)安德斯(si)·約(yue)翰(han)(han)·萊(lai)克塞爾(er)(er)（Anders Johan Lexell）估(gu)計它至太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)距離(li)是(shi)(shi)(shi)地球至太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)18倍(bei)，而沒有彗星(xing)曾在(zai)(zai)近日(ri)點四倍(bei)于(yu)地球至太陽(yang)距離(li)之(zhi)外(wai)被觀測到(dao)。柏林天(tian)(tian)(tian)文學(xue)家(jia)(jia)(jia)(jia)約(yue)翰(han)(han)·波得(de)（Johann Elert Bode）描述(shu)赫(he)(he)歇(xie)爾(er)(er)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)像是(shi)(shi)(shi)“在(zai)(zai)土星(xing)軌(gui)道之(zhi)外(wai)的(de)(de)(de)(de)圓形(xing)軌(gui)道上(shang)(shang)移(yi)動的(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)，可以(yi)被視為(wei)迄(qi)今仍(reng)未知(zhi)的(de)(de)(de)(de)像行星(xing)的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)”。波得(de)斷定這(zhe)個(ge)以(yi)圓軌(gui)道運行的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)比彗星(xing)更(geng)像是(shi)(shi)(shi)一顆行星(xing)。這(zhe)個(ge)天(tian)(tian)(tian)體(ti)很(hen)快便被接受是(shi)(shi)(shi)一顆行星(xing)。在(zai)(zai)1783年，法國科學(xue)家(jia)(jia)(jia)(jia)皮埃(ai)爾(er)(er)-西蒙·拉(la)普拉(la)斯(si)（Pierre-Simon Laplace）證實赫(he)(he)歇(xie)爾(er)(er)發現(xian)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)一顆行星(xing)。赫(he)(he)歇(xie)爾(er)(er)本人也(ye)向英國皇(huang)家(jia)(jia)(jia)(jia)學(xue)會的(de)(de)(de)(de)主(zhu)席約(yue)瑟(se)夫·班(ban)克斯(si)（Joseph Banks）承認這(zhe)個(ge)事實：“經(jing)由(you)歐洲(zhou)最杰(jie)出的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文學(xue)家(jia)(jia)(jia)(jia)觀察，顯示(shi)這(zhe)顆新(xin)的(de)(de)(de)(de)星(xing)星(xing)，我很(hen)榮(rong)譽的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)1781年3月指認出的(de)(de)(de)(de)，是(shi)(shi)(shi)太陽(yang)系內主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)行星(xing)之(zhi)一。”

為此，威廉·赫歇(xie)(xie)爾(er)被英(ying)國(guo)皇家學(xue)會(hui)(hui)授予科普利獎章。英(ying)國(guo)國(guo)王喬(qiao)治三世依據他的成就，給予赫歇(xie)(xie)爾(er)每年(nian)(nian)200英(ying)鎊的年(nian)(nian)薪（相當于2019年(nian)(nian)的24000英(ying)鎊），并(bing)要求他移(yi)居至(zhi)溫莎城堡附(fu)近，好讓皇室家族成員有(you)機會(hui)(hui)使(shi)用他的望遠鏡觀星。

命名

馬斯基林曾這(zhe)樣的(de)(de)(de)問(wen)赫歇爾：“幫天(tian)(tian)文學世界一個(ge)(ge)忙，為(wei)(wei)您(nin)(nin)的(de)(de)(de)行星取個(ge)(ge)名字，這(zhe)也(ye)完(wan)全是為(wei)(wei)了(le)您(nin)(nin)所(suo)愛的(de)(de)(de)，并且也(ye)是我(wo)們(men)迫切期(qi)望您(nin)(nin)為(wei)(wei)您(nin)(nin)的(de)(de)(de)發(fa)現所(suo)做(zuo)的(de)(de)(de)。”回(hui)應馬基斯林的(de)(de)(de)請求，赫歇爾決定命名為(wei)(wei)“喬治(zhi)之星（Georgium Sidus或Georgian Planet）以(yi)(yi)紀(ji)念他的(de)(de)(de)新贊(zan)助(zhu)人——喬治(zhi)三世。他在給約瑟夫·班(ban)克斯的(de)(de)(de)信件中解釋(shi)道：“在古老的(de)(de)(de)神話蠻荒世紀(ji)，我(wo)們(men)賦予行星名稱墨丘利(li)（Mercury）、維(wei)納(na)斯（Venus）、瑪爾斯（Mars）、朱庇特(te)（Jupiter）與(yu)薩(sa)圖(tu)恩（Saturn）以(yi)(yi)表彰當時最具分量的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)英雄及神祇。在身處現今更為(wei)(wei)理性開化的(de)(de)(de)紀(ji)元，我(wo)們(men)將很(hen)難如法泡制(zhi)將新發(fa)現的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體稱為(wei)(wei)朱諾(nuo)（Juno）、帕拉斯（Pallas）、阿波羅（Apollo）或密(mi)涅瓦（Minerva）。如果任何未(wei)來世紀(ji)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文學家問(wen)我(wo)：當這(zhe)個(ge)(ge)剛(gang)剛(gang)找(zhao)到的(de)(de)(de)行星發(fa)現時，照您(nin)(nin)的(de)(de)(de)年表有沒有任何特(te)別顯(xian)著的(de)(de)(de)事件首先列入考慮表揚。我(wo)將會(hui)很(hen)滿(man)意的(de)(de)(de)回(hui)答(da)：‘在喬治(zhi)三世（四海(hai)升平）的(de)(de)(de)統治(zhi)下’。“ 

八大行星(xing)中(zhong)僅有天(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)英文名稱Uranus取(qu)自希(xi)臘神(shen)話(hua)(hua)而非羅(luo)馬神(shen)話(hua)(hua)。希(xi)臘神(shen)話(hua)(hua)中(zhong)的(de)(de)(de)天(tian)空之(zhi)神(shen)烏拉諾(nuo)斯(si)（Uranus），是農神(shen)克洛諾(nuo)斯(si)（Cronus）的(de)(de)(de)父親，眾神(shen)之(zhi)王(wang)宙斯(si)（Zeus）的(de)(de)(de)祖(zu)父，這三(san)代主神(shen)分別相當(dang)于羅(luo)馬神(shen)話(hua)(hua)中(zhong)的(de)(de)(de)凱路斯(si)（Caelus，未被天(tian)體使用），薩圖恩(en)（Saturn，土星(xing)的(de)(de)(de)名稱），朱庇特（Jupiter，木(mu)星(xing)的(de)(de)(de)名稱）。

法國(guo)(guo)天文(wen)(wen)學家杰羅姆·拉蘭德(de)（Jer?me Lalande）曾建議將(jiang)這顆行星稱為赫歇爾(er)以尊崇它的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)者。但是(shi)，德(de)國(guo)(guo)天文(wen)(wen)學家約翰(han)·波得(de)（Johann Elert Bode）贊(zan)成(cheng)用(yong)(yong)希(xi)臘神話中的(de)(de)(de)Uranus命(ming)名(ming)。波得(de)的(de)(de)(de)觀點是(shi)克洛諾斯是(shi)宙斯的(de)(de)(de)父親(qin)(qin)（薩圖(tu)恩是(shi)朱庇特(te)的(de)(de)(de)父親(qin)(qin)），新的(de)(de)(de)行星則應該取名(ming)為克洛諾斯的(de)(de)(de)父親(qin)(qin)——烏拉諾斯。Uranus的(de)(de)(de)名(ming)稱最早是(shi)在(zai)赫歇爾(er)過世一年之后(hou)的(de)(de)(de)1823年才出現(xian)于(yu)官方文(wen)(wen)件中。喬治(zhi)三世或“喬治(zhi)之星”的(de)(de)(de)名(ming)稱在(zai)之后(hou)仍經(jing)常被使(shi)(shi)用(yong)(yong)（只在(zai)英國(guo)(guo)使(shi)(shi)用(yong)(yong)），直到1850年，英國(guo)(guo)航(hang)海星歷局才換用(yong)(yong)Uranus的(de)(de)(de)名(ming)稱。之后(hou)，Uranus便成(cheng)為普遍接受的(de)(de)(de)名(ming)字。

天王星(xing)的(de)(de)形容詞（Uranian）被鈾的(de)(de)發(fa)(fa)現者Martin Klaproth用來命名在1789年新發(fa)(fa)現的(de)(de)元(yuan)素。Uranus的(de)(de)重音(yin)(yin)(yin)在第一個音(yin)(yin)(yin)節(jie)，因(yin)為倒(dao)數第二(er)個音(yin)(yin)(yin)a是短(duan)音(yin)(yin)(yin)（ūr?n?s）并且(qie)是開放的(de)(de)音(yin)(yin)(yin)節(jie)。這樣(yang)的(de)(de)音(yin)(yin)(yin)節(jie)在拉丁文(wen)中從(cong)未被強調(diao)過，因(yin)此(ci)在傳(chuan)統上(shang)名字的(de)(de)正確(que)發(fa)(fa)音(yin)(yin)(yin)是來自英語的(de)(de)[?j?.r?.n?s]。傳(chuan)統上(shang)不(bu)正確(que)的(de)(de)發(fa)(fa)音(yin)(yin)(yin)，重音(yin)(yin)(yin)落在第二(er)音(yin)(yin)(yin)節(jie)并且(qie)將a發(fa)(fa)成長音(yin)(yin)(yin)是很普通(tong)的(de)(de)。

天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學符(fu)號是(shi)(shi)?，綜(zong)合了(le)火星(xing)(xing)和太(tai)陽符(fu)號，因(yin)為(wei)(wei)(wei)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)是(shi)(shi)希臘(la)神(shen)話的(de)(de)(de)天(tian)(tian)空之神(shen)，被認為(wei)(wei)(wei)是(shi)(shi)由太(tai)陽和火星(xing)(xing)聯合的(de)(de)(de)力量所控制(zhi)的(de)(de)(de)。天(tian)(tian)王星(xing)(xing)在(zai)(zai)占(zhan)星(xing)(xing)學上的(de)(de)(de)符(fu)號?，是(shi)(shi)拉蘭(lan)德在(zai)(zai)1784年建(jian)議(yi)的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)給(gei)赫(he)歇爾的(de)(de)(de)一封信(xin)中(zhong)，拉蘭(lan)德描述道“地球符(fu)號的(de)(de)(de)上方放(fang)置(zhi)著(zhu)您(nin)姓(xing)氏的(de)(de)(de)首字母(mu)”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年，清代天(tian)(tian)文(wen)學家(jia)李(li)善蘭(lan)在(zai)(zai)翻譯約翰·赫(he)歇爾所著(zhu)的(de)(de)(de)《天(tian)(tian)文(wen)學綱要》的(de)(de)(de)譯著(zhu)《談天(tian)(tian)》中(zhong)，分(fen)別將Uranus與Neptune意(yi)譯為(wei)(wei)(wei)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)、海王星(xing)(xing)，此(ci)后(hou)廣泛在(zai)(zai)中(zhong)國、日本(ben)、韓國和越南等亞洲國家(jia)使用。

公轉與自轉

公轉軌道

天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)每84個(ge)(ge)地(di)球年環繞(rao)太陽公轉一(yi)(yi)周(zhou)(zhou)，與太陽的(de)平均距離(li)大約(yue)(yue)30億公里，陽光的(de)強度(du)(du)只(zhi)有地(di)球的(de)1/400。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)軌(gui)道(dao)參數在(zai)(zai)(zai)1783年首(shou)度(du)(du)被拉(la)普拉(la)斯計算出(chu)來(lai)，但隨著時間，預測(ce)和觀(guan)測(ce)的(de)位置(zhi)開始(shi)出(chu)現誤差(cha)。在(zai)(zai)(zai)1841年，英國(guo)天(tian)(tian)文學家約(yue)(yue)翰·柯西·亞當斯（John Couch Adams）首(shou)先提(ti)出(chu)誤差(cha)也(ye)許(xu)可(ke)以(yi)(yi)歸結于一(yi)(yi)顆尚未被看見(jian)的(de)行(xing)星(xing)的(de)擾(rao)動(dong)。在(zai)(zai)(zai)1845年，法(fa)國(guo)天(tian)(tian)文教師勒維(wei)耶(ye)（Urbain Le Verrier）開始(shi)獨立(li)的(de)進行(xing)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)軌(gui)道(dao)的(de)研究，在(zai)(zai)(zai)1846年9月23日，德國(guo)天(tian)(tian)文學家約(yue)(yue)翰·格弗里恩·伽勒（Johann Gottfried Galle）在(zai)(zai)(zai)勒維(wei)耶(ye)預測(ce)位置(zhi)的(de)附近發現了一(yi)(yi)顆新行(xing)星(xing)，稍后被命名為海王(wang)(wang)星(xing)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)內部的(de)自轉周(zhou)(zhou)期(qi)是17小(xiao)時又14分，但和所有巨行(xing)星(xing)一(yi)(yi)樣，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)上(shang)部的(de)大氣層朝自轉的(de)方向可(ke)以(yi)(yi)體驗到非常強的(de)風(feng)。實際(ji)上(shang)，在(zai)(zai)(zai)有些(xie)緯(wei)度(du)(du)，像是從赤道(dao)到南極的(de)2/3緯(wei)度(du)(du)上(shang)，可(ke)以(yi)(yi)看見(jian)移動(dong)得非常迅速的(de)大氣，只(zhi)要14個(ge)(ge)小(xiao)時就能完整的(de)環繞(rao)行(xing)星(xing)自轉一(yi)(yi)周(zhou)(zhou)。

從1995至2006年，天王星(xing)的(de)(de)(de)(de)視星(xing)等(deng)在+5.6至+5.9等(deng)之間，勉強在肉眼(yan)可(ke)(ke)見的(de)(de)(de)(de)+6.0等(deng)之上，它的(de)(de)(de)(de)角(jiao)直徑(jing)在3.4至3.7弧秒；比較(jiao)土星(xing)是16至20弧秒，木星(xing)則是32至45弧秒。在沖的(de)(de)(de)(de)時候(hou)，天王星(xing)可(ke)(ke)以用肉眼(yan)在黑暗(an)、無光污染的(de)(de)(de)(de)天空直接看(kan)見，即使(shi)在城市中也(ye)能(neng)(neng)輕易的(de)(de)(de)(de)使(shi)用雙筒望遠鏡看(kan)見。使(shi)用物鏡的(de)(de)(de)(de)口徑(jing)在15至25厘米的(de)(de)(de)(de)大(da)型業余(yu)天文望遠鏡，天王星(xing)將呈現蒼白的(de)(de)(de)(de)深藍(lan)色盤狀與明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)周邊昏暗(an)；口徑(jing)25厘米或更大(da)的(de)(de)(de)(de)，云的(de)(de)(de)(de)型態和一(yi)些大(da)的(de)(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)，像是天衛(wei)三(san)和天衛(wei)四，都有可(ke)(ke)能(neng)(neng)看(kan)見。 

自轉軸

天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸可以說是躺在(zai)(zai)軌道(dao)(dao)平面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)，傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)角度高達(da)97.77°，這(zhe)使得它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)季(ji)節變化(hua)完全不(bu)同于其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)。其它(ta)(ta)行(xing)(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸相(xiang)對于太(tai)(tai)陽(yang)(yang)系的(de)(de)(de)(de)(de)軌道(dao)(dao)平面(mian)都是朝(chao)上的(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)轉動則(ze)像球一(yi)樣側(ce)著滾動。當天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)在(zai)(zai)至日(ri)前后時，一(yi)個(ge)極(ji)(ji)點會持(chi)(chi)續的(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)，另(ling)一(yi)個(ge)極(ji)(ji)點則(ze)背向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)。只(zhi)有在(zai)(zai)赤(chi)(chi)道(dao)(dao)附近狹窄的(de)(de)(de)(de)(de)區域內可以體(ti)會到(dao)迅速的(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜交(jiao)替(ti)，但(dan)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)位置非常的(de)(de)(de)(de)(de)低，有如在(zai)(zai)地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)區；其余地(di)區則(ze)是長(chang)晝或(huo)長(chang)夜，沒有日(ri)夜交(jiao)替(ti)。運行(xing)(xing)到(dao)軌道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)側(ce)時，換成軸的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)極(ji)(ji)指(zhi)向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)；每一(yi)個(ge)極(ji)(ji)都會有被太(tai)(tai)陽(yang)(yang)持(chi)(chi)續的(de)(de)(de)(de)(de)照射42年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)晝，而(er)在(zai)(zai)另(ling)外42年(nian)(nian)則(ze)處(chu)于極(ji)(ji)夜。在(zai)(zai)接近晝夜平分點（分點）時，太(tai)(tai)陽(yang)(yang)正(zheng)對著天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)赤(chi)(chi)道(dao)(dao)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜交(jiao)替(ti)會和其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)相(xiang)似，在(zai)(zai)2007年(nian)(nian)12月7日(ri)，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)經(jing)過分點。

物理特性

整體性質

天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要是(shi)由(you)巖石與(yu)各種(zhong)成(cheng)分(fen)不(bu)同的(de)(de)水冰物(wu)質所組成(cheng)，其(qi)組成(cheng)主(zhu)要元(yuan)素為(wei)氫(qing)（83%），其(qi)次為(wei)氦(hai)（15%）。在(zai)(zai)許多方面(mian)天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)（海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)也是(shi)）與(yu)大部(bu)分(fen)都是(shi)氣(qi)態(tai)氫(qing)組成(cheng)的(de)(de)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土星(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)同，其(qi)性質比(bi)較接(jie)近木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)地(di)核(he)部(bu)分(fen)，而沒有類木(mu)行星(xing)(xing)(xing)(xing)包(bao)圍在(zai)(zai)外的(de)(de)巨大液態(tai)氣(qi)體表面(mian)（主(zhu)要是(shi)由(you)金屬(shu)氫(qing)化(hua)(hua)合物(wu)氣(qi)體受重(zhong)力(li)液化(hua)(hua)形成(cheng)）。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)并(bing)沒有土星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)那樣的(de)(de)巖石內核(he)，它的(de)(de)金屬(shu)成(cheng)分(fen)是(shi)以一種(zhong)比(bi)較平(ping)均的(de)(de)狀態(tai)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)整個地(di)殼之內。直接(jie)以肉眼(yan)觀察，天(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)表面(mian)呈現洋(yang)藍色，這是(shi)因為(wei)它的(de)(de)甲烷大氣(qi)吸收了大部(bu)分(fen)的(de)(de)紅色光譜(pu)所導致。

內部結構

天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)主(zhu)要(yao)是(shi)由巖石(shi)與各(ge)種成(cheng)分(fen)不(bu)同的水冰物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)所(suo)組(zu)(zu)成(cheng)，其組(zu)(zu)成(cheng)主(zhu)要(yao)元素為氫（83%），其次(ci)為氦（15%）。在(zai)許多方面天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)（海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)也是(shi)）與大(da)部(bu)分(fen)都是(shi)氣(qi)態氫組(zu)(zu)成(cheng)的木星(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)不(bu)同，其性質(zhi)(zhi)(zhi)比(bi)較接近木星(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)的地(di)(di)核部(bu)分(fen)，而(er)沒有(you)類(lei)(lei)木行星(xing)(xing)包圍在(zai)外(wai)的巨大(da)液態氣(qi)體(ti)表面（主(zhu)要(yao)是(shi)由金屬氫化合物(wu)(wu)(wu)氣(qi)體(ti)受(shou)重力液化形成(cheng)）。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)大(da)約(yue)是(shi)地(di)(di)球(qiu)的14.5倍，是(shi)類(lei)(lei)木行星(xing)(xing)中質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)最小(xiao)的。它的密度(du)是(shi)1.29公克/厘米3只(zhi)比(bi)土(tu)星(xing)(xing)高一些，直徑雖然與海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)相(xiang)似（大(da)約(yue)是(shi)地(di)(di)球(qiu)的4倍），但質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)較低。這些數(shu)值顯示天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)主(zhu)要(yao)由各(ge)種各(ge)樣揮(hui)發性物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)，例如(ru)水、氨和甲烷組(zu)(zu)成(cheng)。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)內部(bu)冰的總含(han)量(liang)(liang)還不(bu)能精確的知道，根(gen)據選擇的模(mo)型不(bu)同有(you)不(bu)同的含(han)量(liang)(liang)，但是(shi)總在(zai)地(di)(di)球(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的9.3至(zhi)(zhi)13.5倍之間(jian)。氫和氦在(zai)全體(ti)中只(zhi)占很小(xiao)的部(bu)分(fen)，大(da)約(yue)在(zai)0.5至(zhi)(zhi)1.5地(di)(di)球(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)。剩余(yu)的質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)（0.5至(zhi)(zhi)3.7地(di)(di)球(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)）才是(shi)巖石(shi)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)。

天(tian)(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)標準模型(xing)結(jie)構(gou)包括三個層面(mian)：在中心是(shi)(shi)巖石的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)(he)，中間是(shi)(shi)冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)地幔(man)(man)，最外面(mian)是(shi)(shi)氫/氦(hai)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)外殼。相(xiang)較之下核(he)(he)非(fei)常的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)，只有(you)(you)(you)(you)0.55地球(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)量，半徑不(bu)到天(tian)(tian)(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)20%；地幔(man)(man)則(ze)是(shi)(shi)個龐(pang)然大物(wu)，質(zhi)(zhi)(zhi)量大約是(shi)(shi)地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)13.4倍；而最外層的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層則(ze)相(xiang)對上是(shi)(shi)不(bu)明確的(de)(de)(de)(de)(de)，大約擴展占有(you)(you)(you)(you)剩余20%的(de)(de)(de)(de)(de)半徑，但(dan)質(zhi)(zhi)(zhi)量大約只有(you)(you)(you)(you)地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)0.5倍。天(tian)(tian)(tian)王(wang)星核(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)密度大約是(shi)(shi)9g/cm3，在核(he)(he)和(he)地幔(man)(man)交界(jie)處的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力是(shi)(shi)800萬巴和(he)大約5000K的(de)(de)(de)(de)(de)溫度。冰(bing)地幔(man)(man)實(shi)際上并不(bu)是(shi)(shi)由一(yi)般意義(yi)上所(suo)謂(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)組(zu)成(cheng)(cheng)，而是(shi)(shi)由水、氨(an)和(he)其他(ta)揮發性物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱且稠密的(de)(de)(de)(de)(de)流體。這些流體有(you)(you)(you)(you)高導電性，有(you)(you)(you)(you)時被稱為水–氨(an)的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)洋(yang)。天(tian)(tian)(tian)王(wang)星和(he)海(hai)(hai)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)大塊結(jie)構(gou)與木星和(he)土(tu)星相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同，冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分多于氣(qi)體，因此有(you)(you)(you)(you)理由將她們分開另成(cheng)(cheng)一(yi)類為冰(bing)巨星。

上面(mian)所(suo)考慮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)(xing)或多或少(shao)都是(shi)標準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，但(dan)是(shi)其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)(xing)也能滿足(zu)觀測的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。例如(ru)，如(ru)果(guo)大量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫和(he)(he)巖(yan)石混合在地幔中(zhong)，則冰的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總量就會(hui)減少(shao)，并且相對的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖(yan)石和(he)(he)氫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總量就會(hui)提(ti)高；可利用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數據還(huan)不足(zu)以讓(rang)我門確(que)認哪一種模(mo)(mo)型(xing)(xing)才(cai)是(shi)正確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。天王星(xing)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)體(ti)(ti)結(jie)構(gou)意(yi)味著沒有固體(ti)(ti)表面(mian)，氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層是(shi)逐漸轉(zhuan)變成內部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液體(ti)(ti)層內。但(dan)是(shi)，為(wei)(wei)便于扁球體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)動，在大氣(qi)壓力(li)達到1巴之處(chu)被定義和(he)(he)考慮為(wei)(wei)行星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)時，天王星(xing)赤(chi)道半徑(jing)和(he)(he)極半徑(jing)分別是(shi)25559±4和(he)(he)24973±20公里。這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)將(jiang)作為(wei)(wei)這(zhe)(zhe)篇文章中(zhong)高度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零點。

內熱

天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內熱(re)(re)(re)看上去明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)比(bi)其他的(de)(de)(de)(de)類(lei)木行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)為(wei)低(di)(di)，在天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)文的(de)(de)(de)(de)項(xiang)目(mu)中(zhong)，它是(shi)(shi)低(di)(di)熱(re)(re)(re)流(liu)(liu)量(liang)(liang)。仍不(bu)(bu)了解天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)內部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)何(he)會(hui)如(ru)此(ci)低(di)(di)，大(da)小和(he)成分與天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)像(xiang)是(shi)(shi)雙胞胎的(de)(de)(de)(de)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，放出(chu)(chu)至太空中(zhong)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)是(shi)(shi)得自(zi)(zi)太陽的(de)(de)(de)(de)2.61倍；相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)幾乎沒有(you)多出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)被(bei)放出(chu)(chu)。天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)在遠紅(hong)外（也(ye)就是(shi)(shi)熱(re)(re)(re)輻射）的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分釋出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)總(zong)能量(liang)(liang)是(shi)(shi)大(da)氣層吸(xi)收(shou)自(zi)(zi)太陽能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍。事(shi)實(shi)上，天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)流(liu)(liu)量(liang)(liang)只有(you)0.042±0.047w/m2，遠低(di)(di)于地球內的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)流(liu)(liu)量(liang)(liang)0.075w/m2。天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)對(dui)流(liu)(liu)層頂(ding)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)最低(di)(di)溫(wen)(wen)度(du)紀錄只有(you)49K，使天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)太陽系溫(wen)(wen)度(du)最低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，比(bi)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷。在天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)被(bei)超重質(zhi)量(liang)(liang)天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)體撞擊(ji)而造成自(zi)(zi)轉軸極度(du)傾斜的(de)(de)(de)(de)撞擊(ji)假說(shuo)中(zhong)，也(ye)包(bao)含了內熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)失(shi)，因此(ci)留(liu)給天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)一個內熱(re)(re)(re)被(bei)耗盡的(de)(de)(de)(de)核心溫(wen)(wen)度(du)。另(ling)一種假說(shuo)認為(wei)在天(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內部(bu)(bu)上層有(you)阻(zu)止內熱(re)(re)(re)傳達到表面的(de)(de)(de)(de)障礙層存在，例如(ru)，對(dui)流(liu)(liu)也(ye)許(xu)(xu)僅(jin)發生(sheng)在一組不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)結構之間(jian)，也(ye)許(xu)(xu)禁止熱(re)(re)(re)能向上傳遞。

海洋

根據旅行者(zhe)2號的(de)探測結果，科(ke)學家推(tui)測天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)上(shang)(shang)可(ke)能有(you)一個(ge)深度(du)(du)達(da)10000公里、溫(wen)度(du)(du)高達(da)6650℃，由水、硅、鎂、含(han)氮分子(zi)、碳氫化合物及(ji)離子(zi)化物質(zhi)組成(cheng)的(de)液態海(hai)(hai)(hai)洋(yang)。由于(yu)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)上(shang)(shang)巨大(da)而沉重的(de)大(da)氣(qi)(qi)壓(ya)力，令分子(zi)緊靠在(zai)一起，使(shi)得這(zhe)(zhe)高溫(wen)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)未(wei)能沸騰及(ji)蒸發。反過來，正由于(yu)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)的(de)高溫(wen)，恰好阻擋了(le)高壓(ya)的(de)大(da)氣(qi)(qi)將海(hai)(hai)(hai)洋(yang)壓(ya)成(cheng)固態。海(hai)(hai)(hai)洋(yang)從天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)高溫(wen)的(de)內核（高達(da)6650攝氏度(du)(du)）一直延(yan)伸到大(da)氣(qi)(qi)層的(de)底部，覆蓋整個(ge)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)。必須強調(diao)的(de)是，這(zhe)(zhe)種海(hai)(hai)(hai)洋(yang)與(yu)我們所理解的(de)、地(di)球上(shang)(shang)的(de)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)完全(quan)不(bu)同。也有(you)觀點(dian)認為，天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)上(shang)(shang)并不(bu)存在(zai)這(zhe)(zhe)種海(hai)(hai)(hai)洋(yang)。

液態鉆石

據2015年英(ying)國《每日郵(you)報》報道，科學(xue)家們(men)在海(hai)(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)和天王(wang)(wang)星(xing)研究方面取得進(jin)展，海(hai)(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)和天王(wang)(wang)星(xing)上或覆蓋(gai)有(you)大(da)片液態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)海(hai)(hai)(hai)，海(hai)(hai)(hai)面上還(huan)漂浮(fu)著類似于(yu)冰(bing)山的(de)(de)、體積龐大(da)的(de)(de)固體鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)。在進(jin)行了(le)一(yi)(yi)系列實驗之(zhi)后，科學(xue)家得出上述結(jie)論(lun)，并認為(wei)(wei)這(zhe)一(yi)(yi)發現可能有(you)助(zhu)于(yu)解(jie)釋這(zhe)兩個星(xing)球(qiu)的(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)(xie)奇怪特(te)性。在其中一(yi)(yi)項(xiang)實驗中，研究人員把鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)放在與海(hai)(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)上一(yi)(yi)樣的(de)(de)高(gao)溫高(gao)壓環境之(zhi)下，檢測鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)變化。海(hai)(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)壓力為(wei)(wei)地球(qiu)零海(hai)(hai)(hai)拔(ba)的(de)(de)1100萬(wan)倍(bei)，溫度為(wei)(wei)5萬(wan)攝(she)(she)氏度。實驗結(jie)果顯(xian)示，在壓力提高(gao)至(zhi)零海(hai)(hai)(hai)拔(ba)1100萬(wan)倍(bei)時，鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)變成(cheng)液態(tai)(tai)；之(zhi)后再(zai)把溫度提高(gao)至(zhi)5萬(wan)攝(she)(she)氏度后，部分液態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)會再(zai)次變成(cheng)固體。但奇怪的(de)(de)是(shi)，這(zhe)些(xie)(xie)固態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)會漂浮(fu)在液態(tai)(tai)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)之(zhi)上，就(jiu)像(xiang)是(shi)“鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)冰(bing)山”一(yi)(yi)樣。科學(xue)家們(men)認為(wei)(wei)，鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)海(hai)(hai)(hai)洋的(de)(de)說法解(jie)釋了(le)海(hai)(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)和天王(wang)(wang)星(xing)磁極(ji)傾斜之(zhi)謎，這(zhe)兩個星(xing)球(qiu)的(de)(de)磁極(ji)偏(pian)離地理極(ji)60度左右(you)。此外，這(zhe)也解(jie)釋了(le)為(wei)(wei)什么海(hai)(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)和天王(wang)(wang)星(xing)10%的(de)(de)表(biao)面成(cheng)分為(wei)(wei)碳元(yuan)素。

磁場

在(zai)(zai)旅行(xing)者2號抵(di)達之后，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)磁層從未被測量過，因(yin)此很自然的(de)還保(bao)持著神(shen)秘。在(zai)(zai)1986年之前，因(yin)為天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)自轉軸(zhou)就躺在(zai)(zai)黃道上，天(tian)(tian)文學家盼(pan)望(wang)能根(gen)據太陽風(feng)測量到天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)磁場。

旅行(xing)者(zhe)2號(hao)的(de)(de)觀測(ce)顯(xian)示天王星(xing)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)是奇特的(de)(de)，一是他(ta)不在(zai)行(xing)星(xing)的(de)(de)幾何中(zhong)心，再者(zhe)他(ta)相對(dui)于自轉(zhuan)軸傾斜(xie)59°。事實(shi)上(shang)，磁(ci)(ci)極(ji)從(cong)行(xing)星(xing)的(de)(de)中(zhong)心偏離往(wang)南極(ji)達(da)到(dao)行(xing)星(xing)半(ban)徑的(de)(de)1/3。這異常的(de)(de)幾何關(guan)系導致(zhi)一個非常不對(dui)稱的(de)(de)磁(ci)(ci)層，在(zai)南半(ban)球的(de)(de)表面，磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度低(di)于0.1高(gao)斯(si)，而(er)在(zai)北半(ban)球的(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度高(gao)達(da)1.1高(gao)斯(si)；在(zai)表面的(de)(de)平均(jun)強(qiang)(qiang)(qiang)度是0.23高(gao)斯(si)。與地(di)球的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)比較(jiao)，兩極(ji)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)(qiang)(qiang)度大約是相等的(de)(de)，并且“磁(ci)(ci)赤道”大致(zhi)上(shang)也與物理上(shang)的(de)(de)赤道平行(xing)，天王星(xing)的(de)(de)偶極(ji)矩是地(di)球的(de)(de)50倍。

海王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)也有(you)一(yi)個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)似的(de)(de)(de)(de)(de)偏移(yi)和傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)，因此有(you)人認為這是(shi)(shi)(shi)冰巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)共同(tong)特點。一(yi)種(zhong)假說(shuo)認為，不同(tong)于(yu)類地行星(xing)(xing)(xing)和氣(qi)體巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)是(shi)(shi)(shi)由(you)核心內部(bu)引發的(de)(de)(de)(de)(de)，冰巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)是(shi)(shi)(shi)由(you)相(xiang)(xiang)對于(yu)表面下某一(yi)深(shen)度的(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)，例如水–氨的(de)(de)(de)(de)(de)海洋。盡管有(you)這樣奇特的(de)(de)(de)(de)(de)準線，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)在(zai)(zai)其(qi)他方(fang)面與一(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)相(xiang)(xiang)似：在(zai)(zai)他的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)方(fang)，位于(yu)23個(ge)(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半徑之處有(you)弓(gong)形震波，磁(ci)層(ceng)(ceng)頂在(zai)(zai)18個(ge)(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半徑處，充分發展完整的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)尾(wei)和輻(fu)射(she)帶(dai)。綜上(shang)所(suo)論，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)結(jie)構不同(tong)于(yu)木星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)比較像土(tu)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)尾(wei)在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)后方(fang)延伸至太空中遠達數百萬公里，并(bing)且因為行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)自轉被扭曲而(er)斜(xie)向一(yi)側(ce)，像是(shi)(shi)(shi)拔瓶(ping)塞的(de)(de)(de)(de)(de)長螺旋桿。

天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)磁(ci)(ci)層包含帶電(dian)(dian)粒(li)子(zi)：質子(zi)和(he)電(dian)(dian)子(zi)，還有(you)少量(liang)(liang)的(de)H2+離子(zi)，未(wei)曾偵(zhen)測到(dao)重離子(zi)。許多的(de)這(zhe)(zhe)些微粒(li)可(ke)能(neng)來(lai)自大(da)氣層熱的(de)暈內。離子(zi)和(he)電(dian)(dian)子(zi)的(de)能(neng)量(liang)(liang)分別可(ke)以高(gao)達4和(he)1.2百萬電(dian)(dian)子(zi)伏(fu)特(te)。在(zai)(zai)(zai)磁(ci)(ci)層內側(ce)的(de)低(di)能(neng)量(liang)(liang)（低(di)于100電(dian)(dian)子(zi)伏(fu)特(te)）離子(zi)的(de)密度(du)(du)大(da)約是(shi)2厘米-3。微粒(li)的(de)分布受到(dao)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)衛星(xing)強烈的(de)影響，在(zai)(zai)(zai)衛星(xing)經過之后，磁(ci)(ci)層內會留下值(zhi)得注意的(de)空(kong)(kong)隙。微粒(li)流量(liang)(liang)的(de)強度(du)(du)在(zai)(zai)(zai)10萬年的(de)天(tian)文學時(shi)間尺度(du)(du)下，足(zu)以造成衛星(xing)表(biao)面變暗或是(shi)太空(kong)(kong)風暴(bao)。這(zhe)(zhe)或許就是(shi)造成衛星(xing)表(biao)面和(he)環(huan)均勻一致(zhi)暗淡的(de)原因。在(zai)(zai)(zai)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)兩個(ge)磁(ci)(ci)極附近，有(you)相(xiang)對算(suan)是(shi)高(gao)度(du)(du)發達的(de)極光，在(zai)(zai)(zai)磁(ci)(ci)極的(de)附近形成明亮(liang)的(de)弧。但是(shi)，不同(tong)于木星(xing)的(de)是(shi)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)極光對增溫層的(de)能(neng)量(liang)(liang)平衡似乎是(shi)無足(zu)輕重的(de)。 

大氣

與其(qi)(qi)它的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)巨星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，甚至(zhi)(zhi)是與相似(si)的(de)(de)(de)(de)海(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)較，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)是非常平靜(jing)的(de)(de)(de)(de)。當(dang)(dang)旅行者2號在1986年飛掠(lve)過(guo)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，總共(gong)觀察到(dao)了10個(ge)橫跨(kua)過(guo)整個(ge)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)云帶特(te)征。有人提出解釋認(ren)為(wei)這種特(te)征是天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內熱低(di)于其(qi)(qi)他巨大行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。在天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)記錄到(dao)的(de)(de)(de)(de)最低(di)溫(wen)度(du)是49K，比(bi)海(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷，使天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成為(wei)太陽系(xi)溫(wen)度(du)最低(di)的(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。雖(sui)然在天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內部(bu)沒(mei)有明確的(de)(de)(de)(de)固體(ti)(ti)(ti)表面(mian)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)最外(wai)面(mian)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)包殼，也就是被稱為(wei)大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)部(bu)分，卻很容易以遙(yao)(yao)傳(chuan)感(gan)量(liang)。遙(yao)(yao)傳(chuan)感(gan)量(liang)的(de)(de)(de)(de)能力(li)(li)可以從(cong)1帕(pa)(pa)(pa)之處(chu)為(wei)起點向(xiang)下(xia)深入至(zhi)(zhi)300公(gong)里(li)，相當(dang)(dang)于100帕(pa)(pa)(pa)的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)壓力(li)(li)和(he)320K的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)。稀薄的(de)(de)(de)(de)暈(yun)從(cong)大氣(qi)壓力(li)(li)1帕(pa)(pa)(pa)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)向(xiang)外(wai)延伸擴展至(zhi)(zhi)半徑兩倍之處(chu)，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)可以分為(wei)三層(ceng)(ceng)(ceng)：對流層(ceng)(ceng)(ceng)，從(cong)高度(du)300至(zhi)(zhi)50公(gong)里(li)，大氣(qi)壓100帕(pa)(pa)(pa)至(zhi)(zhi)0.1帕(pa)(pa)(pa)；平流層(ceng)(ceng)(ceng)（同(tong)溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)），高度(du)50至(zhi)(zhi)4000公(gong)里(li)，大氣(qi)壓力(li)(li)0.1帕(pa)(pa)(pa)至(zhi)(zhi)10-1?帕(pa)(pa)(pa)；熱層(ceng)(ceng)(ceng)（增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)暈(yun)），從(cong)4000公(gong)里(li)向(xiang)上延伸至(zhi)(zhi)距(ju)離表面(mian)50,000公(gong)里(li)處(chu)。沒(mei)有中間層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)散(san)逸層(ceng)(ceng)(ceng)。

天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)和天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)整體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)不同，主要是(shi)(shi)氫分(fen)(fen)(fen)子(zi)和氦(hai)。氦(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾分(fen)(fen)(fen)數，這是(shi)(shi)每摩(mo)爾中(zhong)所含(han)有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氦(hai)原(yuan)子(zi)數量，是(shi)(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)對流層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)，相當于0.26±0.05質(zhi)量百分(fen)(fen)(fen)比(bi)。這個數值很(hen)接近0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)量百分(fen)(fen)(fen)比(bi)。顯示在(zai)(zai)氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)，氦(hai)在(zai)(zai)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)是(shi)(shi)不穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)中(zhong)，含(han)量占第三位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)（CH?）。甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)在(zai)(zai)可(ke)見和近紅外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸收(shou)帶為天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)制造了(le)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍綠或深(shen)藍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)。在(zai)(zai)大(da)(da)氣壓力1.3帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)云頂(ding)之(zhi)下，甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)在(zai)(zai)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾分(fen)(fen)(fen)數是(shi)(shi)2.3%，這個量大(da)(da)約是(shi)(shi)太(tai)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)率在(zai)(zai)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)由于極(ji)端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫，降低了(le)飽合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平并且(qie)造成(cheng)多(duo)余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)結冰。對低揮發性(xing)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)豐富(fu)度，像是(shi)(shi)氨(an)、水和硫化(hua)(hua)氫，在(zai)(zai)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)深(shen)處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量所知有限，但是(shi)(shi)大(da)(da)概也會(hui)高于太(tai)陽內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量。除甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)之(zhi)外(wai)，在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)中(zhong)可(ke)以追蹤到(dao)各種(zhong)各樣微量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)氫化(hua)(hua)合物，被認為是(shi)(shi)太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫外(wai)線輻射導致甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)光解產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。包(bao)括乙(yi)烷(wan)(wan)(wan)（C?H?）、乙(yi)炔(gui)（C?H?）、甲(jia)(jia)基乙(yi)炔(gui)（CH?C?H）、聯(lian)乙(yi)炔(gui)（C?HC?H）。光譜也揭露(lu)了(le)水蒸汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蹤影，一氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和二氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)，但可(ke)能只是(shi)(shi)來自于彗星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和其他外(wai)部天(tian)(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)落塵。

對流層

對流層(ceng)(ceng)是大(da)氣層(ceng)(ceng)最低和密度(du)最高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分，溫度(du)隨著高(gao)(gao)度(du)增加而降(jiang)低，溫度(du)從有名無實(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)底(di)部(bu)(bu)大(da)約320K，300公里(li)，降(jiang)低至53K，高(gao)(gao)度(du)50公里(li)。在(zai)對流層(ceng)(ceng)頂實(shi)際的(de)(de)(de)(de)(de)最低溫度(du)在(zai)49至57K，依(yi)在(zai)行(xing)星(xing)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)度(du)來決(jue)定。對流層(ceng)(ceng)頂是行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)上升暖(nuan)氣流輻射遠紅外線最主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)區域，由此處(chu)測量(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)有效(xiao)溫度(du)是59.1±0.3K。對流層(ceng)(ceng)應該還有高(gao)(gao)度(du)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)云系結構(gou)，水云被假設(she)在(zai)大(da)氣壓力50至100帕(pa)(pa)(pa)，氨(an)氫硫化物云在(zai)20至40帕(pa)(pa)(pa)的(de)(de)(de)(de)(de)壓力范圍內，氨(an)或氫硫化物云在(zai)3和10帕(pa)(pa)(pa)，最后是直接(jie)偵測到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)甲烷云在(zai)1至2帕(pa)(pa)(pa)。對流層(ceng)(ceng)是大(da)氣層(ceng)(ceng)內非(fei)常活躍的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分，表現出強風、亮云和季節性的(de)(de)(de)(de)(de)變化。

平流層

天王星(xing)(xing)大氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)中層(ceng)(ceng)是(shi)平流(liu)層(ceng)(ceng)，此處的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸增加，從(cong)對流(liu)層(ceng)(ceng)頂的(de)(de)(de)53K上(shang)(shang)(shang)升至增溫(wen)層(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)800至850K。平流(liu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)加熱來(lai)自(zi)甲烷和(he)其他碳(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)吸收的(de)(de)(de)太陽紫(zi)外線和(he)紅外線輻射(she)，大氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)這(zhe)種形(xing)式(shi)是(shi)甲烷的(de)(de)(de)光解(jie)造成(cheng)的(de)(de)(de)。來(lai)自(zi)增溫(wen)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)熱也許也值得注意(yi)。碳(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)相對來(lai)說只是(shi)很窄的(de)(de)(de)一(yi)層(ceng)(ceng)，高度(du)(du)(du)(du)在(zai)(zai)100至280公里，相對于(yu)氣壓是(shi)10微(wei)帕至0.1微(wei)帕，溫(wen)度(du)(du)(du)(du)在(zai)(zai)75K和(he)170K之間。含量(liang)最多的(de)(de)(de)碳(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)是(shi)乙炔和(he)乙烷，相對于(yu)氫(qing)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)比(bi)(bi)率(lv)(lv)是(shi)×10?，與甲烷和(he)一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)高度(du)(du)(du)(du)上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)比(bi)(bi)率(lv)(lv)相似。更(geng)重的(de)(de)(de)碳(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)、二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)蒸氣，在(zai)(zai)混(hun)合(he)(he)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)率(lv)(lv)上(shang)(shang)(shang)還要低(di)三個(ge)數量(liang)級。乙烷和(he)乙炔在(zai)(zai)平流(liu)層(ceng)(ceng)內溫(wen)度(du)(du)(du)(du)和(he)高度(du)(du)(du)(du)較低(di)處與對流(liu)層(ceng)(ceng)頂傾向于(yu)凝聚而(er)(er)形(xing)成(cheng)數層(ceng)(ceng)陰(yin)霾的(de)(de)(de)云層(ceng)(ceng)，那(nei)些也可能被視(shi)為(wei)出天王星(xing)(xing)上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)云帶。然(ran)而(er)(er)，碳(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)集中在(zai)(zai)在(zai)(zai)天王星(xing)(xing)平流(liu)層(ceng)(ceng)陰(yin)霾之上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)高度(du)(du)(du)(du)比(bi)(bi)其他類(lei)木行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)高度(du)(du)(du)(du)要低(di)是(shi)值得注意(yi)的(de)(de)(de)。

熱層

天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最外(wai)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)(shi)熱(re)層(ceng)(ceng)（增溫層(ceng)(ceng)或(huo)暈），有著均(jun)勻一(yi)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)，大(da)約在800至850K。仍不(bu)了解(jie)是(shi)(shi)(shi)何(he)種熱(re)源(yuan)支撐著如此的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫，雖然低效率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)作用和(he)平流層(ceng)(ceng)上(shang)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)氫化(hua)合物也能(neng)貢獻一(yi)些(xie)能(neng)源(yuan)，但即(ji)使是(shi)(shi)(shi)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)遠(yuan)紫外(wai)線和(he)超紫外(wai)線輻射，或(huo)是(shi)(shi)(shi)極(ji)光(guang)活(huo)動都(dou)不(bu)足以提供所需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量。除此之(zhi)外(wai)，氫分子(zi)和(he)增溫層(ceng)(ceng)與暈擁(yong)有大(da)比例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自由氫原子(zi)，她們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低分子(zi)量和(he)高(gao)(gao)溫可(ke)以解(jie)釋為何(he)暈可(ke)以從行星(xing)(xing)擴展至50000公(gong)里(li)(li)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)半(ban)徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)倆倍遠(yuan)。這個(ge)延伸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)暈是(shi)(shi)(shi)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)獨特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點。他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用包(bao)括阻(zu)尼(ni)環繞天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小顆粒，導致(zhi)一(yi)些(xie)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)環中(zhong)塵粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耗損。天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增溫層(ceng)(ceng)和(he)平流層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)對應著天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)。觀(guan)測(ce)顯示電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)占據2000至10000公(gong)里(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)度(du)。天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)比土(tu)星(xing)(xing)或(huo)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)高(gao)(gao)，這可(ke)能(neng)肇因(yin)于碳(tan)氫化(hua)合物在平流層(ceng)(ceng)低處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)集中(zhong)。電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)(shi)承受(shou)太陽紫外(wai)線輻射的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要區域，它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)也依據太陽活(huo)動而改變。極(ji)光(guang)活(huo)動不(bu)如木星(xing)(xing)和(he)土(tu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)明顯和(he)重(zhong)大(da)。 

氣候

在紫外線與(yu)可(ke)見光波段(duan)下與(yu)其他的(de)氣體巨星(xing)(xing)(xing)，甚至是(shi)(shi)(shi)與(yu)相似的(de)海(hai)王星(xing)(xing)(xing)比較，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)大氣層是(shi)(shi)(shi)非常平(ping)靜的(de)。當旅行(xing)者2號在1986年飛掠過天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)時(shi)，總(zong)共(gong)觀察到了10個橫跨過整(zheng)個行(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)云帶(dai)特征。有(you)人提出解釋認(ren)為這種特征是(shi)(shi)(shi)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)內熱(re)低(di)于其他巨大行(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)結果。記(ji)錄(lu)到天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)對流層頂的(de)最低(di)溫(wen)度是(shi)(shi)(shi)49K，比海(hai)王星(xing)(xing)(xing)還要冷，使天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)成為太陽系溫(wen)度最低(di)的(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)（原來九大行(xing)星(xing)(xing)(xing)中(zhong)溫(wen)度最低(di)的(de)冥王星(xing)(xing)(xing)已(yi)不再(zai)是(shi)(shi)(shi)行(xing)星(xing)(xing)(xing)）。

帶狀云

在(zai)(zai)(zai)1986年(nian)，旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)2號(hao)發現可見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)南(nan)半(ban)(ban)(ban)球(qiu)(qiu)可以被(bei)(bei)細分(fen)成兩個區(qu)(qu)域：明亮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極區(qu)(qu)和暗淡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道帶狀區(qu)(qu)。兩這區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)界大約在(zai)(zai)(zai)緯(wei)度-45°的(de)(de)(de)(de)(de)(de)附近。一條(tiao)跨越在(zai)(zai)(zai)-45°至-50°之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狹窄帶狀物是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)行(xing)(xing)星(xing)(xing)表面上能夠(gou)看見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最亮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大特征，被(bei)(bei)稱(cheng)為南(nan)半(ban)(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)(yi)領(ling)”。極冠(guan)和衣(yi)(yi)領(ling)被(bei)(bei)認為是(shi)(shi)(shi)甲烷云密(mi)集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)域，位置在(zai)(zai)(zai)大氣壓(ya)力1.3至2帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高度。很不(bu)幸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)，旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)2號(hao)抵達時正是(shi)(shi)(shi)盛夏，而且(qie)觀(guan)(guan)察不(bu)到北半(ban)(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)。不(bu)過(guo)，從(cong)21世(shi)紀開始之際，北半(ban)(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)(yi)領(ling)”和極區(qu)(qu)就(jiu)可以被(bei)(bei)哈勃太空望(wang)遠(yuan)鏡和凱克望(wang)遠(yuan)鏡觀(guan)(guan)測(ce)到。結果，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)看起來(lai)是(shi)(shi)(shi)不(bu)對稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)：靠(kao)近南(nan)極是(shi)(shi)(shi)明亮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，從(cong)南(nan)半(ban)(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣(yi)(yi)領(ling)”以北都是(shi)(shi)(shi)一樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑暗。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)上之后可能出現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季(ji)節變(bian)化(hua)，將會被(bei)(bei)詳細的(de)(de)(de)(de)(de)(de)討論。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)可以觀(guan)(guan)察到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)緯(wei)度結構(gou)(gou)和木星(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)是(shi)(shi)(shi)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，它們(men)展現出許多條(tiao)狹窄但色(se)彩豐富的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶狀結構(gou)(gou)。

1990年代的(de)(de)(de)高(gao)(gao)分辨率成像觀測表明(ming)(ming)，亮(liang)云特征(zheng)的(de)(de)(de)數量有著(zhu)明(ming)(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)增長。它(ta)們(men)多數都出現于北半(ban)球(qiu)開(kai)始(shi)成為可以看見的(de)(de)(de)區域。早期(qi)的(de)(de)(de)解釋—認為是亮(liang)云在(zai)行(xing)星(xing)黑暗的(de)(de)(de)部分比(bi)較(jiao)容(rong)易被分辨出來(lai)，而在(zai)南半(ban)球(qiu)則被明(ming)(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”掩蓋掉—被證明(ming)(ming)是錯誤的(de)(de)(de)，實(shi)際上(shang)特征(zheng)數量已確(que)實(shi)顯(xian)著(zhu)增加。不過，兩(liang)個半(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云是有區別的(de)(de)(de)，北半(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云較(jiao)小(xiao)、較(jiao)尖銳和較(jiao)明(ming)(ming)亮(liang)。它(ta)們(men)看上(shang)去都躺在(zai)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)度(du)。亮(liang)云的(de)(de)(de)生命期(qi)有著(zhu)極大的(de)(de)(de)差異，一些小(xiao)的(de)(de)(de)只有幾小(xiao)時，而南半(ban)球(qiu)至少有一個從旅行(xing)者飛(fei)掠過后(hou)仍一直(zhi)存在(zai)著(zhu)。最(zui)近(jin)的(de)(de)(de)觀察也(ye)發現，雖然天王星(xing)的(de)(de)(de)氣候較(jiao)為平靜，但(dan)天王星(xing)的(de)(de)(de)亮(liang)云有許多特性與(yu)海王星(xing)相同。

風速

追(zhui)蹤這(zhe)些有特(te)征的(de)亮云，可以測(ce)量(liang)出天王星對(dui)流層上方(fang)的(de)風(feng)是(shi)如(ru)何在(zai)極區咆哮。在(zai)赤道的(de)風(feng)是(shi)退行(xing)的(de)，意味著它們吹的(de)方(fang)向與(yu)自轉的(de)方(fang)向相反，它們的(de)速(su)度(du)從?100至(zhi)?50米/秒(miao)。風(feng)速(su)隨著遠離赤道的(de)距離而增加，大(da)(da)約在(zai)緯度(du)±20°靜止不動(dong)，這(zhe)兒也(ye)是(shi)對(dui)流層溫(wen)度(du)最(zui)低之處(chu)。再往極區移動(dong)，風(feng)向也(ye)轉成與(yu)行(xing)星自轉的(de)方(fang)向一(yi)致，風(feng)速(su)則持續增加，在(zai)北(bei)緯60°處(chu)達(da)到最(zui)大(da)(da)值，然后下降至(zhi)極區減弱為(wei)0。在(zai)南緯40°附近(jin)，風(feng)速(su)從150到200米/秒(miao)，因為(wei)“衣領”蓋(gai)過了所有平行(xing)的(de)亮云，無法測(ce)量(liang)從哪兒到南極之間的(de)風(feng)速(su)。與(yu)北(bei)半球(qiu)對(dui)照，風(feng)速(su)在(zai)緯度(du)+50°達(da)到最(zui)大(da)(da)值，速(su)度(du)高(gao)達(da)240米/秒(miao)。

季節變化

2004年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)3月到(dao)5月這(zhe)一短暫期間，很多片大(da)(da)塊亮云出(chu)(chu)現(xian)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣層(ceng)里(li)，這(zhe)讓天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)有著類似海(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀(guan)。觀(guan)察(cha)到(dao)229米/秒（824公里(li)/時）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)表(biao)風速，和被(bei)稱(cheng)為“7月4日(ri)煙火(huo)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雷雨風暴(bao)。2006年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)8月23日(ri)，科(ke)羅(luo)拉多州博(bo)爾(er)德市太空科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)學(xue)(xue)(xue)(xue)院和威斯(si)康(kang)辛大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)員(yuan)觀(guan)察(cha)到(dao)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)表(biao)面有一個(ge)大(da)(da)黑斑，讓天(tian)(tian)文學(xue)(xue)(xue)(xue)家對(dui)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)有更多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)了解。雖然為何這(zhe)突如其來活(huo)動(dong)暴(bao)漲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發生原因(yin)仍(reng)未被(bei)研究(jiu)員(yuan)所明了，但是它呈現(xian)了天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)極度(du)傾(qing)斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸所帶來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季(ji)節性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣候變(bian)化。要(yao)確認這(zhe)種(zhong)季(ji)節變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質(zhi)是很困難(nan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)為對(dui)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣層(ceng)堪用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)察(cha)數據(ju)仍(reng)少于84年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)，也(ye)就(jiu)是一個(ge)完整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)。雖然已經有了一定(ding)數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)，光度(du)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)已經累積了半個(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)（從1950年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代起算），在兩個(ge)光譜(pu)帶上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光度(du)變(bian)化已經呈現(xian)了規律性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，最(zui)大(da)(da)值(zhi)出(chu)(chu)現(xian)于至點，最(zui)小值(zhi)出(chu)(chu)現(xian)于晝夜(ye)平分點。從1960年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)開始的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)波觀(guan)測(ce)，深入對(dui)流層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部，也(ye)得(de)到(dao)相(xiang)似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周期變(bian)化，最(zui)大(da)(da)值(zhi)也(ye)在至點。從20世紀70年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代開始對(dui)平流層(ceng)進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)測(ce)量也(ye)顯示(shi)最(zui)大(da)(da)值(zhi)出(chu)(chu)現(xian)于1986年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)至日(ri)附近。多數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化相(xiang)信與可觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何變(bian)化相(xiang)關(guan)。

然而(er)，有某些理由相信(xin)天王(wang)星物理性的(de)(de)季節(jie)變(bian)化也(ye)在發生。當南(nan)極(ji)區(qu)域變(bian)得明亮(liang)(liang)時，北(bei)極(ji)相對(dui)的(de)(de)呈現(xian)黑(hei)(hei)暗，這(zhe)與上述概(gai)要性的(de)(de)季節(jie)變(bian)化模型(xing)是(shi)不符合(he)的(de)(de)。在1944年抵達北(bei)半(ban)球的(de)(de)至點(dian)之(zhi)(zhi)前，天王(wang)星亮(liang)(liang)度(du)(du)急遽提升，顯(xian)示北(bei)極(ji)不是(shi)永遠(yuan)黑(hei)(hei)暗的(de)(de)。這(zhe)個現(xian)象意味著可(ke)以看見的(de)(de)極(ji)區(qu)在至日之(zhi)(zhi)前開始變(bian)亮(liang)(liang)，并且在晝夜平分(fen)點(dian)之(zhi)(zhi)后開始變(bian)暗。詳(xiang)細的(de)(de)分(fen)析可(ke)見光和(he)微(wei)波的(de)(de)資料，顯(xian)示亮(liang)(liang)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)化周期(qi)在至點(dian)的(de)(de)附近不是(shi)完全(quan)的(de)(de)對(dui)稱，這(zhe)也(ye)顯(xian)示出在子午圈上反照率變(bian)化的(de)(de)模式。最(zui)后，在20世紀90年代，在天王(wang)星離開至點(dian)的(de)(de)時期(qi)，哈柏(bo)太空望(wang)(wang)遠(yuan)鏡和(he)地基的(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡顯(xian)示南(nan)極(ji)冠出現(xian)可(ke)以察覺的(de)(de)變(bian)暗（南(nan)半(ban)球的(de)(de)“衣領”除(chu)外，它(ta)依然明亮(liang)(liang)），同時，北(bei)半(ban)球的(de)(de)活動也(ye)證實是(shi)增(zeng)強(qiang)了(le)，例如云層的(de)(de)形成和(he)更強(qiang)的(de)(de)風，支持(chi)期(qi)望(wang)(wang)的(de)(de)亮(liang)(liang)度(du)(du)增(zeng)加應該很快就會開始。

天(tian)(tian)王(wang)星(xing)物理變(bian)(bian)(bian)化的(de)(de)(de)機制還不是(shi)很清楚，在(zai)接近至點，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)一個半球沐浴在(zai)陽(yang)光之下，另一個半球則對向幽(you)暗的(de)(de)(de)深空(kong)。受光半球的(de)(de)(de)明(ming)亮曾(ceng)被認(ren)為(wei)是(shi)對流層(ceng)(ceng)里來(lai)自甲烷云(yun)與(yu)陰霾層(ceng)(ceng)局部增厚的(de)(de)(de)結果(guo)。在(zai)緯度-45°的(de)(de)(de)明(ming)亮“衣領”也與(yu)甲烷云(yun)有(you)所關聯。在(zai)南半球極區(qu)的(de)(de)(de)其(qi)他變(bian)(bian)(bian)化，也可以用低層(ceng)(ceng)云(yun)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化來(lai)解釋(shi)。來(lai)自天(tian)(tian)王(wang)星(xing)微(wei)波發射譜(pu)線上的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化，或許是(shi)在(zai)對流層(ceng)(ceng)深處的(de)(de)(de)循(xun)環變(bian)(bian)(bian)化造成的(de)(de)(de)，因為(wei)厚實的(de)(de)(de)極區(qu)云(yun)層(ceng)(ceng)和霧霾可能會阻礙(ai)對流。天(tian)(tian)王(wang)星(xing)春天(tian)(tian)和秋天(tian)(tian)的(de)(de)(de)晝夜平分點即將來(lai)臨，動力學上的(de)(de)(de)改變(bian)(bian)(bian)和對流可能會再發生。

在1986年，旅行(xing)(xing)者2號飛掠時，天王(wang)星的(de)南極(ji)幾乎正對著太陽。標(biao)記這(zhe)個(ge)極(ji)是南極(ji)是基于(yu)國際天文聯合(he)會的(de)定義(yi)：行(xing)(xing)星或衛(wei)星的(de)北極(ji)，是指(zhi)向(xiang)太陽系(xi)不變(bian)平面的(de)上方(fang)(fang)（不是由自(zi)轉(zhuan)的(de)方(fang)(fang)向(xiang)來決(jue)定）。但(dan)是，仍然有不同的(de)協定被使用著：一個(ge)天體依據右手(shou)定則(ze)所(suo)定義(yi)的(de)自(zi)轉(zhuan)方(fang)(fang)向(xiang)來決(jue)定北極(ji)和南極(ji)。根(gen)據后者的(de)坐標(biao)系(xi)，1986年在陽光下的(de)極(ji)則(ze)是北極(ji)。

行星環

天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)一(yi)個(ge)(ge)暗(an)(an)淡的(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)系(xi)統，由(you)直(zhi)徑(jing)約十米(mi)(mi)的(de)(de)黑暗(an)(an)粒狀物組成。這(zhe)是(shi)(shi)繼土星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)之后，在太陽系(xi)內發現(xian)的(de)(de)第二個(ge)(ge)環(huan)(huan)(huan)系(xi)統。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)包(bao)含13個(ge)(ge)已命名的(de)(de)小環(huan)(huan)(huan)，其中(zhong)最(zui)(zui)明亮的(de)(de)是(shi)(shi)ε環(huan)(huan)(huan)（Epsilon），其他的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)都(dou)非常黯淡。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)像(xiang)木星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)一(yi)樣暗(an)(an)，但又像(xiang)土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)那樣有(you)相當(dang)大的(de)(de)直(zhi)徑(jing)。天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)被(bei)認為是(shi)(shi)相當(dang)年輕的(de)(de)，在圓環(huan)(huan)(huan)周(zhou)圍的(de)(de)空隙(xi)和不透明部分的(de)(de)區別，暗(an)(an)示她們不是(shi)(shi)與天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)同時形成的(de)(de)，環(huan)(huan)(huan)中(zhong)的(de)(de)物質可能來自被(bei)高速(su)撞擊或潮汐力粉碎的(de)(de)衛星(xing)(xing)(xing)(xing)。而最(zui)(zui)外面的(de)(de)第5個(ge)(ge)環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)成分大部分是(shi)(shi)直(zhi)徑(jing)為幾米(mi)(mi)到幾十米(mi)(mi)的(de)(de)冰(bing)塊。除此之外，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)可能還存(cun)在著大量(liang)的(de)(de)窄環(huan)(huan)(huan)，寬度僅有(you)50米(mi)(mi)，單環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)反射率(lv)非常低(di)。

天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現日期(qi)是1977年3月10日，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J.Mink使用柯伊伯(bo)機載天(tian)(tian)文(wen)臺觀(guan)測(ce)(ce)時。這(zhe)個發(fa)(fa)現是很意外的(de)(de)(de)(de)，他們(men)(men)原本的(de)(de)(de)(de)計劃是觀(guan)測(ce)(ce)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)掩蔽SAO158687以研究天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大氣層。然而，當他們(men)(men)分(fen)析觀(guan)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)資料時，發(fa)(fa)現行星(xing)(xing)(xing)遮掩的(de)(de)(de)(de)前后，這(zhe)顆恒星(xing)(xing)(xing)都曾經短暫(zan)的(de)(de)(de)(de)消失了五次。他們(men)(men)認(ren)為，必(bi)須(xu)有個環(huan)(huan)系統圍繞(rao)著行星(xing)(xing)(xing)才能解釋。后來他們(men)(men)又偵(zhen)測(ce)(ce)到四個額外的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)。旅行者2號在1986年飛掠過(guo)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)時，直接看見了這(zhe)些(xie)環(huan)(huan)。旅行者2號也發(fa)(fa)現了兩圈(quan)新的(de)(de)(de)(de)光環(huan)(huan)，使環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)數量(liang)增加(jia)到11圈(quan)（不包括2003年發(fa)(fa)現的(de)(de)(de)(de)）。

在2005年(nian)12月，哈(ha)勃(bo)太(tai)空望遠鏡偵測到一(yi)對早(zao)先(xian)未曾發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍色圓(yuan)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)。最(zui)外圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)圈(quan)與天(tian)(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離比早(zao)先(xian)知道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)遠了(le)兩倍，因此新(xin)(xin)發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)被(bei)稱為(wei)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)，使(shi)天(tian)(tian)王星(xing)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)增加到13圈(quan)。哈(ha)柏同時也發現了(le)兩顆新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)衛星(xing)，其中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)衛二十六(liu)還(huan)與最(zui)外面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)μ環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)共(gong)享軌道。在2006年(nian)4月，凱克天(tian)(tian)文臺公布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)影像中，外環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)圈(quan)是(shi)藍色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，另一(yi)圈(quan)則是(shi)紅(hong)色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。關于外環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)顏色是(shi)藍色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個假說是(shi)，它由來自天(tian)(tian)衛二十六(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細小(xiao)(xiao)冰微(wei)粒組成，因此能散射足夠多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍光。天(tian)(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)看(kan)起(qi)來是(shi)呈(cheng)灰色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

衛星

天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)有27顆(ke)(ke)(ke)已知(zhi)天(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)，這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)名稱都(dou)出自(zi)威廉(lian)(lian)·莎(sha)士比(bi)亞和亞歷山大(da)(da)(da)·波普(pu)的(de)(de)歌劇中的(de)(de)人物(wu)。五(wu)(wu)顆(ke)(ke)(ke)主要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)名稱是(shi)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)（Tatania）和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)(si)（Obeon）。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)(si)是(shi)威廉(lian)(lian)·赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)在(zai)1787年3月13日發(fa)現的(de)(de)第(di)(di)一顆(ke)(ke)(ke)和第(di)(di)二顆(ke)(ke)(ke)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一和天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二是(shi)在(zai)1851年被威廉(lian)(lian)·拉(la)塞爾(er)(er)發(fa)現的(de)(de)。但(dan)直到(dao)1852年，威廉(lian)(lian)·赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)的(de)(de)兒子約翰·赫(he)歇(xie)(xie)爾(er)(er)才為(wei)這四(si)(si)顆(ke)(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)命名。1948年，杰拉(la)德·柯伊(yi)伯發(fa)現第(di)(di)五(wu)(wu)顆(ke)(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)系統(tong)的(de)(de)質(zhi)量是(shi)氣(qi)態巨星(xing)(xing)中最少的(de)(de)，五(wu)(wu)顆(ke)(ke)(ke)主要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)總(zong)質(zhi)量還(huan)不到(dao)海(hai)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一質(zhi)量的(de)(de)一半(ban)。最大(da)(da)(da)的(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)半(ban)徑只有788.9公里(li)，還(huan)不到(dao)月球的(de)(de)一半(ban)，但(dan)是(shi)比(bi)土(tu)星(xing)(xing)第(di)(di)二大(da)(da)(da)的(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)土(tu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)（Rhea）稍大(da)(da)(da)些(xie)。這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)反照率相對也較低，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二約為(wei)0.2，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一約為(wei)0.35（在(zai)綠色光譜上）。這些(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)由冰和巖(yan)石組成(cheng)，大(da)(da)(da)約是(shi)50%的(de)(de)冰和50%的(de)(de)巖(yan)石，冰也許包含(han)氨和二氧化碳。

在較大(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星中，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)一有(you)著最年輕的(de)(de)(de)表面，上(shang)面只有(you)少許(xu)的(de)(de)(de)隕石(shi)坑，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)看(kan)起(qi)來是(shi)最古老(lao)的(de)(de)(de)。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)五(wu)擁有(you)深達20公里(li)的(de)(de)(de)斷(duan)層(ceng)(ceng)峽谷，梯田狀的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)次和混(hun)亂的(de)(de)(de)變化(hua)，形(xing)成令人混(hun)淆(xiao)的(de)(de)(de)表面年齡(ling)和特(te)征。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)五(wu)過去(qu)的(de)(de)(de)地質活(huo)動被認為是(shi)在某段(duan)時候(hou)當(dang)其軌(gui)道比(bi)當(dang)前(qian)更偏心時受到潮(chao)汐加(jia)熱的(de)(de)(de)影響，偏心的(de)(de)(de)原因大(da)概是(shi)跟(gen)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)軌(gui)道共(gong)振（過去(qu)與當(dang)今3:1比(bi)例）的(de)(de)(de)結果。與地幔上(shang)涌并擠入(ru)相關的(de)(de)(de)外部(bu)加(jia)工很可能是(shi)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)五(wu)上(shang)如同“賽馬場”形(xing)狀的(de)(de)(de)冕狀物(wu)（詳(xiang)見金星冕狀物(wu)）的(de)(de)(de)起(qi)源(yuan)。同樣(yang)的(de)(de)(de)，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)一被認為曾(ceng)經處于(yu)與天(tian)(tian)衛(wei)(wei)三4:1軌(gui)道共(gong)振的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)。旅行(xing)者(zhe)2號探測器于(yu)1986年1月(yue)飛掠天(tian)(tian)王星，在隨后的(de)(de)(de)照(zhao)片(pian)研究中，天(tian)(tian)文學家發現了(le)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)六至天(tian)(tian)衛(wei)(wei)十(shi)五(wu)以及天(tian)(tian)衛(wei)(wei)二(er)十(shi)五(wu)共(gong)11顆小(xiao)衛(wei)(wei)星。后來使用地面的(de)(de)(de)望遠鏡也證(zheng)實了(le)這些衛(wei)(wei)星的(de)(de)(de)存在。

觀測與探測

天(tian)(tian)王星的(de)(de)體(ti)積約(yue)為地球(qiu)的(de)(de)64倍，其(qi)(qi)大(da)氣(qi)(qi)中(zhong)包(bao)含(han)83%的(de)(de)氫氣(qi)(qi)，15%的(de)(de)氦氣(qi)(qi)，2%的(de)(de)甲烷(wan)氣(qi)(qi)體(ti)，表面(mian)溫度(du)平均為零下215℃。2014年(nian)(nian)8月6日，美國國家航空航天(tian)(tian)局（NASA）和歐洲航天(tian)(tian)局（ESA）在夏威夷凱克天(tian)(tian)文(wen)臺（W.M.Keck Observatory），利(li)用哈勃太空望遠鏡成功的(de)(de)觀(guan)測并記錄了一場(chang)最大(da)規模的(de)(de)風(feng)暴(bao)。因為天(tian)(tian)王星具備氣(qi)(qi)態行星的(de)(de)特質，所以經常爆發風(feng)暴(bao)，此(ci)前觀(guan)測到(dao)的(de)(de)一次(ci)最大(da)規模的(de)(de)風(feng)暴(bao)被命(ming)名為Berg。Berg發生在2000年(nian)(nian)，其(qi)(qi)引起(qi)的(de)(de)巨大(da)影響(xiang)一直持續到(dao)2009年(nian)(nian)才(cai)消失殆盡。

1986年1月，美國國家航空(kong)航天局的(de)(de)旅行者(zhe)2號拜訪了(le)(le)天王(wang)(wang)星(xing)。這(zhe)是對(dui)(dui)天王(wang)(wang)星(xing)僅有的(de)(de)近距離(li)探測，之(zhi)后一直沒有新的(de)(de)探測計劃。旅行者(zhe)2號在(zai)1977年發射(she)，在(zai)繼續前往海(hai)王(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)旅程(cheng)之(zhi)前，旅行者(zhe)2號在(zai)1月24日最(zui)接近天王(wang)(wang)星(xing)，距離(li)近達81500公里。旅行者(zhe)2號研究了(le)(le)天王(wang)(wang)星(xing)大(da)氣(qi)層的(de)(de)結構和化學(xue)組成(cheng)，發現了(le)(le)10顆新衛(wei)(wei)星(xing)，還研究了(le)(le)天王(wang)(wang)星(xing)因為自轉軸(zhou)傾斜97.77°所造成(cheng)的(de)(de)獨特氣(qi)候，并觀察(cha)了(le)(le)天王(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)環(huan)系統。它(ta)也(ye)研究了(le)(le)天王(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)磁場。它(ta)對(dui)(dui)最(zui)大(da)的(de)(de)五顆衛(wei)(wei)星(xing)做了(le)(le)首度的(de)(de)詳細調查，并研究當時已知(zhi)的(de)(de)九圈光環(huan)，也(ye)新發現了(le)(le)另外(wai)兩(liang)道光環(huan)。