在古(gu)代人們(men)就(jiu)熟(shu)知五顆行(xing)星(xing)（水星(xing)、金(jin)星(xing)、火星(xing)、木星(xing)、土星(xing)），與它們(men)相比，天(tian)王星(xing)的(de)(de)亮度(du)也(ye)是肉眼可見的(de)(de)。但天(tian)王星(xing)亮度(du)較(jiao)暗、繞行(xing)速度(du)緩慢，并(bing)且(qie)由(you)于那時望遠鏡觀(guan)測(ce)(ce)能力不足，被古(gu)代的(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)者認定(ding)為是一顆恒(heng)星(xing)。天(tian)王星(xing)在被發現是行(xing)星(xing)之前，已(yi)經被觀(guan)測(ce)(ce)了(le)很多次(ci)(ci)，但都把(ba)它當作恒(heng)星(xing)看待(dai)。最早的(de)(de)紀錄(lu)可以追(zhui)溯至(zhi)1690年約翰·佛蘭斯蒂德（John Flamsteed），在星(xing)表中將其(qi)編為金(jin)牛座34（34 Tauri），并(bing)且(qie)至(zhi)少觀(guan)測(ce)(ce)了(le)6次(ci)(ci)。法國(guo)天(tian)文學家Pierre Charles Le Monnier在1750至(zhi)1769年也(ye)至(zhi)少觀(guan)測(ce)(ce)了(le)12次(ci)(ci)，包括一次(ci)(ci)連續四夜(ye)的(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)。
威廉·赫歇(xie)爾在(zai)1781年3月13日(ri)于(yu)(yu)他(ta)位于(yu)(yu)英格(ge)蘭薩默塞(sai)特郡巴斯城新國王(wang)街(jie)19號(hao)（現為(wei)(wei)赫歇(xie)爾天文博物(wu)館(guan)）自(zi)宅的(de)庭院中(zhong)觀察到這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)行星(xing)(xing)(xing)(xing)，但在(zai)1781年4月26日(ri)最早的(de)報告中(zhong)他(ta)稱(cheng)之(zhi)為(wei)(wei)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。赫歇(xie)爾用他(ta)自(zi)己設計的(de)望遠鏡“對(dui)這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)做了一(yi)系列視差的(de)觀察”。他(ta)在(zai)他(ta)的(de)學(xue)(xue)報上的(de)記錄著：“在(zai)與(yu)金(jin)牛(niu)座ζ成(cheng)90°的(de)位置(zhi)……有(you)一(yi)個(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)云樣的(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)或者(zhe)是(shi)(shi)一(yi)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”在(zai)3月17日(ri)，他(ta)注記著：“我(wo)(wo)(wo)找到一(yi)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)(xing)云狀的(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)，并且(qie)由(you)他(ta)的(de)位置(zhi)變化發現是(shi)(shi)一(yi)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”當(dang)他(ta)將發現提交(jiao)給皇(huang)家學(xue)(xue)會(hui)時(shi)，雖然含蓄的(de)認為(wei)(wei)比(bi)較像行星(xing)(xing)(xing)(xing)，但仍然聲稱(cheng)是(shi)(shi)發現了彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)：“當(dang)我(wo)(wo)(wo)首次看到這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，我(wo)(wo)(wo)所使用的(de)光(guang)學(xue)(xue)倍率(lv)(lv)是(shi)(shi)227。從經驗中(zhong)我(wo)(wo)(wo)知(zhi)(zhi)道，恒星(xing)(xing)(xing)(xing)直徑不(bu)(bu)會(hui)隨光(guang)學(xue)(xue)倍率(lv)(lv)成(cheng)比(bi)例(li)放(fang)(fang)大(da)，如(ru)行星(xing)(xing)(xing)(xing)那樣；因此(ci)我(wo)(wo)(wo)將倍率(lv)(lv)設成(cheng)460與(yu)932，結果發現彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)直徑隨光(guang)學(xue)(xue)倍率(lv)(lv)成(cheng)比(bi)例(li)放(fang)(fang)大(da)，如(ru)同(tong)它應該在(zai)它不(bu)(bu)是(shi)(shi)顆(ke)(ke)(ke)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)推(tui)測下(xia)，而(er)我(wo)(wo)(wo)比(bi)較過的(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)直徑不(bu)(bu)會(hui)以相同(tong)比(bi)率(lv)(lv)增加(jia)。更(geng)進一(yi)步(bu)說，被(bei)光(guang)學(xue)(xue)放(fang)(fang)大(da)的(de)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)已遠超過其光(guang)度所允許，它看來(lai)在(zai)強大(da)倍率(lv)(lv)下(xia)朦朧且(qie)不(bu)(bu)清楚，而(er)根據我(wo)(wo)(wo)幾千次觀測我(wo)(wo)(wo)知(zhi)(zhi)道（在(zai)這(zhe)情況下(xia)）這(zhe)些恒星(xing)(xing)(xing)(xing)會(hui)保留其光(guang)澤與(yu)清晰。結果顯示我(wo)(wo)(wo)所臆測的(de)有(you)充足(zu)根據，這(zhe)證明(ming)是(shi)(shi)我(wo)(wo)(wo)們最近觀察的(de)彗(hui)(hui)(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。”
赫(he)(he)歇(xie)(xie)(xie)爾將他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)通知皇(huang)家天(tian)文學(xue)(xue)家內維爾·馬斯(si)基(ji)林（Nevil Maskelyne），4月23日收到(dao)信件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬斯(si)基(ji)林語無倫次(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回復說：“我不知該(gai)如何稱呼(hu)它，它在(zai)接近圓(yuan)形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)上(shang)移(yi)動(dong)很(hen)(hen)像(xiang)一(yi)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)，而(er)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)是在(zai)很(hen)(hen)扁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橢圓(yuan)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)上(shang)移(yi)動(dong)。我也沒有看見彗(hui)(hui)發(fa)或彗(hui)(hui)尾(wei)。“當(dang)赫(he)(he)歇(xie)(xie)(xie)爾繼續謹慎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)以(yi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)描(miao)述(shu)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新對象，其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文學(xue)(xue)家已經開(kai)始(shi)做不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)懷疑。芬(fen)蘭-瑞典天(tian)文學(xue)(xue)家安(an)德斯(si)·約翰(han)·萊克塞爾（Anders Johan Lexell）估計它至太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)是地球(qiu)至太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)18倍，而(er)沒有彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)曾在(zai)近日點四倍于地球(qiu)至太(tai)陽(yang)(yang)距離(li)之外被(bei)觀測(ce)到(dao)。柏林天(tian)文學(xue)(xue)家約翰(han)·波得（Johann Elert Bode）描(miao)述(shu)赫(he)(he)歇(xie)(xie)(xie)爾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)像(xiang)是“在(zai)土星(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)之外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓(yuan)形軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)上(shang)移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)，可以(yi)被(bei)視(shi)為迄今仍(reng)未知的(de)(de)(de)(de)(de)(de)像(xiang)行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)體(ti)”。波得斷定這(zhe)個(ge)(ge)(ge)以(yi)圓(yuan)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)(dao)運行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)體(ti)比(bi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)更(geng)像(xiang)是一(yi)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)。這(zhe)個(ge)(ge)(ge)天(tian)體(ti)很(hen)(hen)快便被(bei)接受是一(yi)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)。在(zai)1783年，法國科學(xue)(xue)家皮埃爾-西(xi)蒙·拉(la)普拉(la)斯(si)（Pierre-Simon Laplace）證實(shi)赫(he)(he)歇(xie)(xie)(xie)爾發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是一(yi)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)。赫(he)(he)歇(xie)(xie)(xie)爾本人(ren)也向英國皇(huang)家學(xue)(xue)會的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主席(xi)約瑟(se)夫·班(ban)克斯(si)（Joseph Banks）承(cheng)認這(zhe)個(ge)(ge)(ge)事實(shi)：“經由歐(ou)洲最杰出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文學(xue)(xue)家觀察(cha)，顯(xian)示(shi)這(zhe)顆(ke)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)，我很(hen)(hen)榮譽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)1781年3月指認出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，是太(tai)陽(yang)(yang)系(xi)內主要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)之一(yi)。”
為此，威廉·赫(he)歇爾被英(ying)國(guo)皇(huang)家學會授予(yu)科普(pu)利獎章(zhang)。英(ying)國(guo)國(guo)王(wang)喬治(zhi)三(san)世(shi)依據他(ta)的成就(jiu)，給予(yu)赫(he)歇爾每(mei)年200英(ying)鎊(bang)的年薪（相(xiang)當于2019年的24000英(ying)鎊(bang)），并要求他(ta)移居至溫莎城堡附近(jin)，好(hao)讓皇(huang)室(shi)家族成員有機會使用他(ta)的望遠鏡觀星。
馬斯(si)基林曾這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)問赫歇爾(er)：“幫(bang)天文學世(shi)(shi)界一個(ge)忙，為(wei)您(nin)(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)取(qu)個(ge)名字，這(zhe)(zhe)也完全是(shi)為(wei)了您(nin)(nin)所(suo)愛(ai)的(de)(de)(de)(de)(de)，并且也是(shi)我們迫切期望您(nin)(nin)為(wei)您(nin)(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)所(suo)做的(de)(de)(de)(de)(de)。”回(hui)應(ying)馬基斯(si)林的(de)(de)(de)(de)(de)請求，赫歇爾(er)決定命名為(wei)“喬治(zhi)(zhi)之星(xing)(xing)（Georgium Sidus或(huo)Georgian Planet）以(yi)紀念他的(de)(de)(de)(de)(de)新贊助人——喬治(zhi)(zhi)三世(shi)(shi)。他在給約(yue)瑟夫(fu)·班克斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)信件中解釋道：“在古老的(de)(de)(de)(de)(de)神話蠻荒世(shi)(shi)紀，我們賦予行(xing)星(xing)(xing)名稱墨丘利（Mercury）、維納斯(si)（Venus）、瑪爾(er)斯(si)（Mars）、朱庇(bi)特(te)（Jupiter）與薩(sa)圖恩(en)（Saturn）以(yi)表彰當時最具分量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)英雄及神祇。在身(shen)處現(xian)今更(geng)為(wei)理性開化的(de)(de)(de)(de)(de)紀元(yuan)，我們將很難如(ru)法泡制將新發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)天體稱為(wei)朱諾（Juno）、帕(pa)拉斯(si)（Pallas）、阿波羅(luo)（Apollo）或(huo)密涅(nie)瓦（Minerva）。如(ru)果(guo)任何(he)(he)未來世(shi)(shi)紀的(de)(de)(de)(de)(de)天文學家問我：當這(zhe)(zhe)個(ge)剛剛找到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)發(fa)現(xian)時，照(zhao)您(nin)(nin)的(de)(de)(de)(de)(de)年表有(you)沒有(you)任何(he)(he)特(te)別顯著的(de)(de)(de)(de)(de)事件首(shou)先列入考慮(lv)表揚。我將會(hui)很滿意的(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)答：‘在喬治(zhi)(zhi)三世(shi)(shi)（四(si)海升平）的(de)(de)(de)(de)(de)統治(zhi)(zhi)下’。“
八大行星(xing)中僅有天(tian)王星(xing)的(de)(de)英文名稱Uranus取自希(xi)臘(la)神(shen)(shen)(shen)(shen)話(hua)而非羅馬(ma)神(shen)(shen)(shen)(shen)話(hua)。希(xi)臘(la)神(shen)(shen)(shen)(shen)話(hua)中的(de)(de)天(tian)空之神(shen)(shen)(shen)(shen)烏拉(la)諾斯(si)(si)（Uranus），是農神(shen)(shen)(shen)(shen)克洛諾斯(si)(si)（Cronus）的(de)(de)父親，眾神(shen)(shen)(shen)(shen)之王宙(zhou)斯(si)(si)（Zeus）的(de)(de)祖(zu)父，這三代主神(shen)(shen)(shen)(shen)分(fen)別(bie)相當于羅馬(ma)神(shen)(shen)(shen)(shen)話(hua)中的(de)(de)凱路斯(si)(si)（Caelus，未被天(tian)體使用），薩圖恩（Saturn，土星(xing)的(de)(de)名稱），朱(zhu)庇特（Jupiter，木星(xing)的(de)(de)名稱）。
法國(guo)(guo)天文學家杰(jie)羅姆·拉(la)蘭(lan)德(de)（Jer?me Lalande）曾建議將(jiang)這顆行星(xing)稱為赫(he)歇爾以尊(zun)崇(chong)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現者。但是(shi)(shi)，德(de)國(guo)(guo)天文學家約翰·波(bo)得(de)（Johann Elert Bode）贊成用(yong)希(xi)臘(la)神話中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Uranus命名。波(bo)得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點是(shi)(shi)克洛諾(nuo)(nuo)斯(si)是(shi)(shi)宙斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)父親(qin)（薩圖恩是(shi)(shi)朱庇特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)父親(qin)），新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)則應該取名為克洛諾(nuo)(nuo)斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)父親(qin)——烏拉(la)諾(nuo)(nuo)斯(si)。Uranus的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱最早是(shi)(shi)在(zai)赫(he)歇爾過世一年(nian)(nian)之(zhi)(zhi)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1823年(nian)(nian)才出現于官方文件中(zhong)。喬(qiao)治(zhi)三世或“喬(qiao)治(zhi)之(zhi)(zhi)星(xing)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱在(zai)之(zhi)(zhi)后仍經常(chang)被使用(yong)（只(zhi)在(zai)英國(guo)(guo)使用(yong)），直到1850年(nian)(nian)，英國(guo)(guo)航海星(xing)歷局才換用(yong)Uranus的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)名稱。之(zhi)(zhi)后，Uranus便成為普遍(bian)接受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)名字。
天王星的(de)(de)(de)形容詞（Uranian）被鈾的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)者Martin Klaproth用來命名在(zai)1789年(nian)新發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)(de)元素。Uranus的(de)(de)(de)重(zhong)音(yin)(yin)(yin)(yin)在(zai)第一個音(yin)(yin)(yin)(yin)節(jie)，因為(wei)倒數第二個音(yin)(yin)(yin)(yin)a是(shi)短音(yin)(yin)(yin)(yin)（ūr?n?s）并(bing)(bing)且是(shi)開放的(de)(de)(de)音(yin)(yin)(yin)(yin)節(jie)。這樣的(de)(de)(de)音(yin)(yin)(yin)(yin)節(jie)在(zai)拉丁文中從未(wei)被強(qiang)調過，因此在(zai)傳統(tong)上名字的(de)(de)(de)正確發(fa)(fa)音(yin)(yin)(yin)(yin)是(shi)來自英語的(de)(de)(de)[?j?.r?.n?s]。傳統(tong)上不正確的(de)(de)(de)發(fa)(fa)音(yin)(yin)(yin)(yin)，重(zhong)音(yin)(yin)(yin)(yin)落在(zai)第二音(yin)(yin)(yin)(yin)節(jie)并(bing)(bing)且將(jiang)a發(fa)(fa)成(cheng)長音(yin)(yin)(yin)(yin)是(shi)很(hen)普(pu)通的(de)(de)(de)。
天王(wang)星(xing)(xing)的(de)天文(wen)學(xue)符(fu)號(hao)(hao)是(shi)?，綜合(he)(he)了火星(xing)(xing)和太(tai)陽(yang)符(fu)號(hao)(hao)，因為(wei)天王(wang)星(xing)(xing)是(shi)希臘(la)神話(hua)的(de)天空(kong)之神，被(bei)認為(wei)是(shi)由太(tai)陽(yang)和火星(xing)(xing)聯(lian)合(he)(he)的(de)力(li)量所(suo)(suo)控(kong)制的(de)。天王(wang)星(xing)(xing)在(zai)占星(xing)(xing)學(xue)上的(de)符(fu)號(hao)(hao)?，是(shi)拉(la)蘭德在(zai)1784年(nian)建(jian)議的(de)。在(zai)給赫(he)歇(xie)爾的(de)一封信(xin)中(zhong)，拉(la)蘭德描述道“地球符(fu)號(hao)(hao)的(de)上方放置著(zhu)您(nin)姓氏的(de)首字(zi)母”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年(nian)，清代天文(wen)學(xue)家(jia)李善蘭在(zai)翻譯約翰·赫(he)歇(xie)爾所(suo)(suo)著(zhu)的(de)《天文(wen)學(xue)綱(gang)要》的(de)譯著(zhu)《談天》中(zhong)，分別將(jiang)Uranus與Neptune意譯為(wei)天王(wang)星(xing)(xing)、海王(wang)星(xing)(xing)，此(ci)后廣泛在(zai)中(zhong)國、日本、韓國和越南等亞洲國家(jia)使用。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)每84個地球年環(huan)繞太陽公轉(zhuan)(zhuan)一周(zhou)，與太陽的(de)(de)(de)(de)平均距離大約30億(yi)公里，陽光的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)只有地球的(de)(de)(de)(de)1/400。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)軌道參數(shu)在1783年首度(du)被拉(la)(la)普拉(la)(la)斯(si)計算出來(lai)，但(dan)隨著時間(jian)，預測(ce)(ce)和(he)觀測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)開始出現誤差。在1841年，英國天(tian)(tian)文(wen)學家(jia)約翰·柯西·亞當(dang)斯(si)（John Couch Adams）首先(xian)提出誤差也許(xu)可(ke)(ke)以歸結于一顆尚未被看見的(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)擾動。在1845年，法國天(tian)(tian)文(wen)教師勒維耶（Urbain Le Verrier）開始獨(du)立(li)的(de)(de)(de)(de)進行天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)軌道的(de)(de)(de)(de)研究，在1846年9月23日，德(de)國天(tian)(tian)文(wen)學家(jia)約翰·格弗里恩·伽勒（Johann Gottfried Galle）在勒維耶預測(ce)(ce)位置(zhi)的(de)(de)(de)(de)附近發現了一顆新行星(xing)(xing)，稍后被命(ming)名為海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)內部的(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)(zhuan)周(zhou)期是(shi)17小時又14分，但(dan)和(he)所有巨行星(xing)(xing)一樣，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)上(shang)(shang)部的(de)(de)(de)(de)大氣層朝自轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)可(ke)(ke)以體驗到非常強(qiang)的(de)(de)(de)(de)風。實際上(shang)(shang)，在有些緯度(du)，像是(shi)從赤道到南極(ji)的(de)(de)(de)(de)2/3緯度(du)上(shang)(shang)，可(ke)(ke)以看見移動得非常迅速的(de)(de)(de)(de)大氣，只要14個小時就能(neng)完整的(de)(de)(de)(de)環(huan)繞行星(xing)(xing)自轉(zhuan)(zhuan)一周(zhou)。
從1995至(zhi)(zhi)2006年，天(tian)王星的(de)(de)視星等(deng)在(zai)+5.6至(zhi)(zhi)+5.9等(deng)之(zhi)間，勉強在(zai)肉(rou)眼可見(jian)的(de)(de)+6.0等(deng)之(zhi)上，它的(de)(de)角直徑在(zai)3.4至(zhi)(zhi)3.7弧秒；比較土星是16至(zhi)(zhi)20弧秒，木星則是32至(zhi)(zhi)45弧秒。在(zai)沖的(de)(de)時候(hou)，天(tian)王星可以(yi)用(yong)肉(rou)眼在(zai)黑暗、無(wu)光污染的(de)(de)天(tian)空直接看(kan)見(jian)，即使在(zai)城市中也能輕易的(de)(de)使用(yong)雙筒望(wang)遠鏡(jing)看(kan)見(jian)。使用(yong)物鏡(jing)的(de)(de)口徑在(zai)15至(zhi)(zhi)25厘(li)米(mi)的(de)(de)大(da)(da)型業余天(tian)文望(wang)遠鏡(jing)，天(tian)王星將呈現蒼白的(de)(de)深藍色盤狀(zhuang)與明(ming)顯的(de)(de)周(zhou)邊昏(hun)暗；口徑25厘(li)米(mi)或更(geng)大(da)(da)的(de)(de)，云的(de)(de)型態和一些大(da)(da)的(de)(de)衛(wei)星，像(xiang)是天(tian)衛(wei)三和天(tian)衛(wei)四，都有可能看(kan)見(jian)。
天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸可以說是躺(tang)在(zai)軌道(dao)平面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，傾(qing)斜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)度高達97.77°，這使得(de)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變化完全(quan)不同于(yu)其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)。其它行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸相對(dui)于(yu)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道(dao)平面(mian)都(dou)是朝上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)動(dong)則(ze)像球一樣側著(zhu)滾動(dong)。當天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)在(zai)至日(ri)前后時，一個(ge)極(ji)(ji)點會(hui)(hui)持續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)指向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)，另一個(ge)極(ji)(ji)點則(ze)背向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)。只有(you)在(zai)赤道(dao)附(fu)近(jin)(jin)狹窄(zhai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域(yu)內可以體會(hui)(hui)到(dao)迅速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)交(jiao)(jiao)替(ti)，但太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置非常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低，有(you)如在(zai)地球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)區；其余(yu)地區則(ze)是長(chang)晝或長(chang)夜(ye)(ye)(ye)，沒(mei)有(you)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)交(jiao)(jiao)替(ti)。運行(xing)到(dao)軌道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一側時，換(huan)成軸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一極(ji)(ji)指向(xiang)(xiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)；每一個(ge)極(ji)(ji)都(dou)會(hui)(hui)有(you)被太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)持續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)照(zhao)射42年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)晝，而在(zai)另外42年(nian)則(ze)處于(yu)極(ji)(ji)夜(ye)(ye)(ye)。在(zai)接近(jin)(jin)晝夜(ye)(ye)(ye)平分點（分點）時，太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)正(zheng)對(dui)著(zhu)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道(dao)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)(ye)(ye)交(jiao)(jiao)替(ti)會(hui)(hui)和其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)相似，在(zai)2007年(nian)12月7日(ri)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)經過分點。
天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)巖(yan)石與(yu)各種(zhong)成(cheng)(cheng)分(fen)不(bu)同的(de)(de)(de)水冰(bing)物質所組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)，其組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)主(zhu)要(yao)元(yuan)素為(wei)(wei)氫(qing)（83%），其次為(wei)(wei)氦（15%）。在(zai)許(xu)多方面(mian)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)（海王(wang)(wang)星(xing)(xing)也是(shi)）與(yu)大(da)部分(fen)都是(shi)氣態氫(qing)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)木(mu)星(xing)(xing)與(yu)土(tu)星(xing)(xing)不(bu)同，其性(xing)質比較接近木(mu)星(xing)(xing)與(yu)土(tu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)地(di)核部分(fen)，而沒有類木(mu)行星(xing)(xing)包圍在(zai)外的(de)(de)(de)巨(ju)大(da)液態氣體(ti)(ti)表面(mian)（主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)金(jin)屬氫(qing)化合(he)物氣體(ti)(ti)受重力液化形成(cheng)(cheng)）。天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)并沒有土(tu)星(xing)(xing)與(yu)木(mu)星(xing)(xing)那樣的(de)(de)(de)巖(yan)石內核，它的(de)(de)(de)金(jin)屬成(cheng)(cheng)分(fen)是(shi)以(yi)一種(zhong)比較平均的(de)(de)(de)狀態分(fen)布(bu)在(zai)整個地(di)殼之內。直接以(yi)肉眼觀察，天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)表面(mian)呈現(xian)洋藍色，這是(shi)因為(wei)(wei)它的(de)(de)(de)甲烷大(da)氣吸收了(le)大(da)部分(fen)的(de)(de)(de)紅色光譜所導致。
天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)(shi)由巖(yan)石與各(ge)種成(cheng)分不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)水冰物(wu)質所組成(cheng)，其(qi)(qi)組成(cheng)主(zhu)要(yao)元素為氫(qing)（83%），其(qi)(qi)次為氦（15%）。在(zai)(zai)(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)(shi)(shi)(shi)）與大(da)部分都是(shi)(shi)(shi)(shi)氣(qi)態氫(qing)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)木(mu)星(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)不(bu)同，其(qi)(qi)性(xing)質比(bi)較(jiao)接近木(mu)星(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)核部分，而沒有類木(mu)行星(xing)(xing)包圍在(zai)(zai)(zai)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)液(ye)態氣(qi)體表面（主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)(shi)由金屬(shu)氫(qing)化合物(wu)氣(qi)體受(shou)重力液(ye)化形(xing)成(cheng)）。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)質量大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)14.5倍，是(shi)(shi)(shi)(shi)類木(mu)行星(xing)(xing)中質量最小的(de)(de)(de)(de)(de)。它的(de)(de)(de)(de)(de)密度是(shi)(shi)(shi)(shi)1.29公克/厘米3只比(bi)土(tu)星(xing)(xing)高一(yi)些，直徑雖然(ran)與海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)相似（大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)4倍），但質量較(jiao)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)樣揮發性(xing)物(wu)質，例如水、氨和(he)甲烷組成(cheng)。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)內部冰的(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)含(han)量還不(bu)能精(jing)確的(de)(de)(de)(de)(de)知道，根據選(xuan)擇的(de)(de)(de)(de)(de)模型(xing)不(bu)同有不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量，但是(shi)(shi)(shi)(shi)總(zong)在(zai)(zai)(zai)地(di)球(qiu)質量的(de)(de)(de)(de)(de)9.3至13.5倍之間。氫(qing)和(he)氦在(zai)(zai)(zai)全體中只占很小的(de)(de)(de)(de)(de)部分，大(da)約在(zai)(zai)(zai)0.5至1.5地(di)球(qiu)質量。剩余的(de)(de)(de)(de)(de)質量（0.5至3.7地(di)球(qiu)質量）才是(shi)(shi)(shi)(shi)巖(yan)石物(wu)質。
天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準模型(xing)結(jie)構包括三個(ge)(ge)層面：在(zai)中(zhong)心是(shi)(shi)巖石的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核(he)，中(zhong)間是(shi)(shi)冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)幔，最(zui)(zui)外面是(shi)(shi)氫/氦組成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外殼。相較(jiao)之下(xia)核(he)非常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小，只有0.55地(di)(di)(di)球質(zhi)量(liang)(liang)，半(ban)徑(jing)不(bu)到天(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20%；地(di)(di)(di)幔則是(shi)(shi)個(ge)(ge)龐然大(da)(da)物，質(zhi)量(liang)(liang)大(da)(da)約(yue)(yue)(yue)是(shi)(shi)地(di)(di)(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)13.4倍；而最(zui)(zui)外層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)氣(qi)層則相對上是(shi)(shi)不(bu)明確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，大(da)(da)約(yue)(yue)(yue)擴(kuo)展占有剩余20%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)徑(jing)，但質(zhi)量(liang)(liang)大(da)(da)約(yue)(yue)(yue)只有地(di)(di)(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)0.5倍。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)核(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度大(da)(da)約(yue)(yue)(yue)是(shi)(shi)9g/cm3，在(zai)核(he)和(he)地(di)(di)(di)幔交界處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力是(shi)(shi)800萬巴和(he)大(da)(da)約(yue)(yue)(yue)5000K的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度。冰(bing)地(di)(di)(di)幔實際上并不(bu)是(shi)(shi)由一般意義上所謂(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)組成，而是(shi)(shi)由水、氨(an)和(he)其他(ta)揮發性(xing)物質(zhi)組成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱且稠密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)體。這些流(liu)體有高導電性(xing)，有時被(bei)稱為水–氨(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海洋。天(tian)王(wang)星(xing)(xing)和(he)海王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)塊結(jie)構與(yu)木星(xing)(xing)和(he)土星(xing)(xing)相當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)，冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分多于(yu)氣(qi)體，因此有理(li)由將她們分開另成一類為冰(bing)巨星(xing)(xing)。
上面(mian)所考慮(lv)的(de)(de)(de)模型或多(duo)或少(shao)都是(shi)標準的(de)(de)(de)，但(dan)是(shi)其他的(de)(de)(de)模型也能滿足觀測的(de)(de)(de)結(jie)果。例如，如果大(da)量的(de)(de)(de)氫(qing)和(he)巖(yan)石(shi)混合在地幔中，則冰(bing)的(de)(de)(de)總量就會(hui)減少(shao)，并且相(xiang)對的(de)(de)(de)巖(yan)石(shi)和(he)氫(qing)的(de)(de)(de)總量就會(hui)提高(gao)；可利用的(de)(de)(de)數(shu)據還(huan)不(bu)足以(yi)讓我門(men)確(que)認哪一種模型才(cai)是(shi)正確(que)的(de)(de)(de)。天王星(xing)內(nei)部的(de)(de)(de)流(liu)體結(jie)構意(yi)味著(zhu)沒有(you)固體表(biao)面(mian)，氣(qi)體的(de)(de)(de)大(da)氣(qi)層是(shi)逐漸轉變成內(nei)部的(de)(de)(de)液(ye)體層內(nei)。但(dan)是(shi)，為便于扁球(qiu)體的(de)(de)(de)轉動，在大(da)氣(qi)壓(ya)力達到1巴之處被定義和(he)考慮(lv)為行星(xing)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)時，天王星(xing)赤道(dao)半(ban)(ban)徑和(he)極(ji)半(ban)(ban)徑分(fen)別是(shi)25559±4和(he)24973±20公里。這樣的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)將作為這篇文章(zhang)中高(gao)度的(de)(de)(de)零(ling)點。
天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)熱(re)(re)(re)看上(shang)去(qu)明顯的(de)(de)(de)(de)比其他的(de)(de)(de)(de)類(lei)木(mu)行星(xing)(xing)(xing)為(wei)低(di)，在天(tian)(tian)(tian)(tian)文的(de)(de)(de)(de)項目中，它(ta)是(shi)(shi)低(di)熱(re)(re)(re)流(liu)量(liang)。仍(reng)不了解(jie)天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度為(wei)何會如此低(di)，大小(xiao)和成分(fen)與天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)像是(shi)(shi)雙胞胎的(de)(de)(de)(de)海王星(xing)(xing)(xing)，放出至太空中的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)是(shi)(shi)得自太陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)2.61倍；相反的(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)幾乎沒有(you)(you)多出來的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)被放出。天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)在遠紅(hong)外（也就是(shi)(shi)熱(re)(re)(re)輻射）的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)釋出的(de)(de)(de)(de)總能量(liang)是(shi)(shi)大氣層(ceng)(ceng)吸收自太陽(yang)(yang)能量(liang)的(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍。事(shi)實上(shang)，天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)流(liu)量(liang)只(zhi)有(you)(you)0.042±0.047w/m2，遠低(di)于地球內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)流(liu)量(liang)0.075w/m2。天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)對(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度最低(di)溫(wen)(wen)度紀錄只(zhi)有(you)(you)49K，使天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)成為(wei)太陽(yang)(yang)系溫(wen)(wen)度最低(di)的(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)，比海王星(xing)(xing)(xing)還要冷(leng)。在天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)被超(chao)重質量(liang)天(tian)(tian)(tian)(tian)體撞擊(ji)而(er)造成自轉軸極度傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)撞擊(ji)假說中，也包(bao)含了內(nei)(nei)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)流(liu)失(shi)，因此留給天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)(yi)個(ge)內(nei)(nei)熱(re)(re)(re)被耗(hao)盡的(de)(de)(de)(de)核心溫(wen)(wen)度。另一(yi)(yi)(yi)種假說認為(wei)在天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)部(bu)(bu)上(shang)層(ceng)(ceng)有(you)(you)阻(zu)止(zhi)內(nei)(nei)熱(re)(re)(re)傳達到表面(mian)的(de)(de)(de)(de)障(zhang)礙層(ceng)(ceng)存在，例如，對(dui)流(liu)也許僅(jin)發生在一(yi)(yi)(yi)組不同的(de)(de)(de)(de)結構之間，也許禁止(zhi)熱(re)(re)(re)能向上(shang)傳遞。
根據(ju)旅行者2號的(de)探(tan)測結果，科學(xue)家推測天(tian)王星上(shang)(shang)可(ke)能(neng)有一(yi)個(ge)深度達(da)10000公里、溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)達(da)6650℃，由水、硅(gui)、鎂、含氮分子、碳(tan)氫化(hua)合物及離(li)子化(hua)物質組(zu)成(cheng)的(de)液態海(hai)洋。由于天(tian)王星上(shang)(shang)巨(ju)大(da)(da)(da)而沉重的(de)大(da)(da)(da)氣(qi)壓(ya)力，令分子緊靠在(zai)一(yi)起(qi)，使(shi)得這(zhe)(zhe)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)海(hai)洋未能(neng)沸騰及蒸(zheng)發。反(fan)過(guo)來，正由于海(hai)洋的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)，恰好阻擋了高(gao)(gao)壓(ya)的(de)大(da)(da)(da)氣(qi)將(jiang)海(hai)洋壓(ya)成(cheng)固態。海(hai)洋從天(tian)王星高(gao)(gao)溫(wen)(wen)的(de)內核（高(gao)(gao)達(da)6650攝(she)氏度）一(yi)直延伸(shen)到大(da)(da)(da)氣(qi)層(ceng)的(de)底(di)部，覆(fu)蓋(gai)整(zheng)個(ge)天(tian)王星。必須強(qiang)調的(de)是，這(zhe)(zhe)種(zhong)海(hai)洋與我們(men)所理解的(de)、地球上(shang)(shang)的(de)海(hai)洋完全不(bu)同。也有觀點(dian)認為，天(tian)王星上(shang)(shang)并不(bu)存在(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)海(hai)洋。
據(ju)2015年(nian)英國《每日郵報(bao)》報(bao)道，科(ke)學家(jia)(jia)們(men)在(zai)(zai)海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)研究(jiu)方面取得(de)進(jin)展，海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)上或(huo)覆蓋(gai)有大片液(ye)態鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)海(hai)(hai)，海(hai)(hai)面上還(huan)漂浮著(zhu)類似于冰山的(de)、體(ti)積龐大的(de)固體(ti)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)進(jin)行了(le)(le)一(yi)系列(lie)實驗之后，科(ke)學家(jia)(jia)得(de)出上述結論，并認(ren)為(wei)這一(yi)發現可能有助于解(jie)釋(shi)這兩個(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)球的(de)一(yi)些(xie)奇(qi)怪特性。在(zai)(zai)其中一(yi)項實驗中，研究(jiu)人員把(ba)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)放(fang)在(zai)(zai)與海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)上一(yi)樣的(de)高(gao)溫高(gao)壓(ya)(ya)環境(jing)之下，檢測鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)變(bian)化。海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)壓(ya)(ya)力為(wei)地球零海(hai)(hai)拔(ba)的(de)1100萬(wan)(wan)倍，溫度為(wei)5萬(wan)(wan)攝氏(shi)度。實驗結果顯示，在(zai)(zai)壓(ya)(ya)力提(ti)高(gao)至零海(hai)(hai)拔(ba)1100萬(wan)(wan)倍時，鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)變(bian)成(cheng)液(ye)態；之后再把(ba)溫度提(ti)高(gao)至5萬(wan)(wan)攝氏(shi)度后，部分液(ye)態鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)再次變(bian)成(cheng)固體(ti)。但奇(qi)怪的(de)是，這些(xie)固態鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)漂浮在(zai)(zai)液(ye)態鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)之上，就像(xiang)是“鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)冰山”一(yi)樣。科(ke)學家(jia)(jia)們(men)認(ren)為(wei)，鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)海(hai)(hai)洋的(de)說(shuo)法(fa)解(jie)釋(shi)了(le)(le)海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)磁(ci)極傾斜之謎，這兩個(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)球的(de)磁(ci)極偏離(li)地理極60度左右。此外，這也(ye)解(jie)釋(shi)了(le)(le)為(wei)什(shen)么海(hai)(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)10%的(de)表(biao)面成(cheng)分為(wei)碳元(yuan)素。
在旅行(xing)者2號抵達之后，天王(wang)星(xing)的(de)(de)磁層從(cong)未被測量(liang)過(guo)，因此很自然的(de)(de)還保(bao)持著神秘。在1986年之前，因為天王(wang)星(xing)的(de)(de)自轉軸就躺(tang)在黃道上，天文學家盼望能根據太陽風測量(liang)到天王(wang)星(xing)的(de)(de)磁場。
旅行(xing)者2號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測顯示(shi)天(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)是奇(qi)特的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一是他不在(zai)(zai)(zai)行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何中(zhong)心，再者他相對(dui)于(yu)自轉軸傾斜59°。事實上，磁極從(cong)行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心偏離往南(nan)極達到行(xing)星(xing)半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/3。這異(yi)常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何關系導(dao)致一個非常不對(dui)稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁層，在(zai)(zai)(zai)南(nan)半球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面，磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)低于(yu)0.1高斯(si)(si)，而(er)在(zai)(zai)(zai)北半球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)高達1.1高斯(si)(si)；在(zai)(zai)(zai)表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均(jun)強(qiang)度(du)是0.23高斯(si)(si)。與地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)比較，兩(liang)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)強(qiang)度(du)大約是相等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，并且“磁赤道(dao)”大致上也(ye)與物理上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道(dao)平行(xing)，天(tian)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶極矩是地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)50倍。
海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)也有一個(ge)相似的(de)(de)偏移和(he)傾斜的(de)(de)磁場(chang)，因(yin)(yin)此有人認(ren)(ren)為這(zhe)是(shi)冰巨星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)共同(tong)特點。一種假說(shuo)認(ren)(ren)為，不同(tong)于(yu)(yu)類地(di)行星(xing)(xing)(xing)和(he)氣體巨星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁場(chang)是(shi)由(you)核(he)心內部引發的(de)(de)，冰巨星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁場(chang)是(shi)由(you)相對于(yu)(yu)表面下某一深度的(de)(de)運(yun)動引起(qi)的(de)(de)，例(li)如水–氨的(de)(de)海洋。盡管有這(zhe)樣(yang)奇特的(de)(de)準線，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁層(ceng)(ceng)在(zai)(zai)其他方(fang)面與一般的(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)相似：在(zai)(zai)他的(de)(de)前方(fang)，位于(yu)(yu)23個(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半(ban)徑之處有弓形震波，磁層(ceng)(ceng)頂(ding)在(zai)(zai)18個(ge)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)半(ban)徑處，充(chong)分發展完整的(de)(de)磁尾(wei)和(he)輻射帶。綜上所論，天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁層(ceng)(ceng)結構(gou)不同(tong)于(yu)(yu)木星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)，而比較(jiao)像(xiang)土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁尾(wei)在(zai)(zai)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)后方(fang)延(yan)伸至太(tai)空(kong)中(zhong)遠達(da)數(shu)百萬公里(li)，并且因(yin)(yin)為行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)自(zi)轉被扭曲而斜向一側，像(xiang)是(shi)拔瓶塞(sai)的(de)(de)長螺(luo)旋(xuan)桿。
天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁層(ceng)包含帶電粒子：質子和電子，還有少量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)H2+離(li)子，未曾偵(zhen)測到重(zhong)離(li)子。許多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這些微(wei)粒可(ke)能(neng)(neng)來自大氣層(ceng)熱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)暈內(nei)(nei)。離(li)子和電子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)分別可(ke)以高達4和1.2百萬電子伏特。在(zai)(zai)磁層(ceng)內(nei)(nei)側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)能(neng)(neng)量(liang)（低(di)于(yu)100電子伏特）離(li)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度大約是2厘米(mi)-3。微(wei)粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分布(bu)受到天(tian)(tian)王星(xing)(xing)衛(wei)星(xing)(xing)強(qiang)烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，在(zai)(zai)衛(wei)星(xing)(xing)經過之后，磁層(ceng)內(nei)(nei)會(hui)留(liu)下(xia)值得注意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空隙。微(wei)粒流(liu)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度在(zai)(zai)10萬年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學(xue)時間尺度下(xia)，足(zu)(zu)以造成衛(wei)星(xing)(xing)表(biao)面變暗或是太空風暴。這或許就是造成衛(wei)星(xing)(xing)表(biao)面和環均(jun)勻(yun)一致暗淡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因。在(zai)(zai)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩個磁極(ji)(ji)附(fu)近，有相(xiang)對算(suan)是高度發(fa)達的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)光(guang)，在(zai)(zai)磁極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)近形(xing)成明亮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)弧。但是，不(bu)同(tong)于(yu)木星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)光(guang)對增溫層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)平衡(heng)似乎是無足(zu)(zu)輕重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
與(yu)其它的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)，甚至是(shi)與(yu)相似的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)比較，天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)是(shi)非(fei)常平靜的(de)(de)(de)(de)(de)。當旅(lv)行者2號在1986年飛掠(lve)過天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)時，總共觀(guan)察到了10個(ge)橫跨過整個(ge)行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)云帶特征(zheng)。有人(ren)提出解(jie)釋認為(wei)(wei)這種特征(zheng)是(shi)天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)熱(re)低(di)(di)于(yu)其他(ta)巨(ju)大(da)行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。在天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)記錄到的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)低(di)(di)溫(wen)度(du)(du)是(shi)49K，比海(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)還要冷(leng)，使(shi)天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)成為(wei)(wei)太(tai)陽(yang)系溫(wen)度(du)(du)最(zui)(zui)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)。雖然在天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部沒(mei)有明(ming)確的(de)(de)(de)(de)(de)固體(ti)表(biao)面(mian)(mian)，天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)最(zui)(zui)外(wai)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)包殼，也就是(shi)被(bei)稱為(wei)(wei)大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)部分，卻很(hen)容易以遙傳(chuan)(chuan)感(gan)量(liang)。遙傳(chuan)(chuan)感(gan)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)可(ke)以從1帕之處為(wei)(wei)起點向(xiang)(xiang)下深入(ru)至300公(gong)里(li)，相當于(yu)100帕的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)壓力(li)和320K的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)。稀薄的(de)(de)(de)(de)(de)暈(yun)從大(da)氣(qi)壓力(li)1帕的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)向(xiang)(xiang)外(wai)延(yan)伸擴展至半(ban)徑兩倍之處，天王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)可(ke)以分為(wei)(wei)三層(ceng)(ceng)：對流(liu)層(ceng)(ceng)，從高度(du)(du)300至50公(gong)里(li)，大(da)氣(qi)壓100帕至0.1帕；平流(liu)層(ceng)(ceng)（同溫(wen)層(ceng)(ceng)），高度(du)(du)50至4000公(gong)里(li)，大(da)氣(qi)壓力(li)0.1帕至10-1?帕；熱(re)層(ceng)(ceng)（增溫(wen)層(ceng)(ceng)或暈(yun)），從4000公(gong)里(li)向(xiang)(xiang)上延(yan)伸至距(ju)離表(biao)面(mian)(mian)50,000公(gong)里(li)處。沒(mei)有中間層(ceng)(ceng)和散(san)逸層(ceng)(ceng)。
天(tian)王星(xing)(xing)(xing)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)和(he)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)整(zheng)體的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)不(bu)同，主要是氫(qing)分(fen)(fen)子(zi)和(he)氦。氦的(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾分(fen)(fen)數，這(zhe)(zhe)是每摩(mo)爾中所含(han)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)氦原子(zi)數量(liang)(liang)，是0.15±0.03；在(zai)(zai)對(dui)流層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)，相當于(yu)0.26±0.05質量(liang)(liang)百(bai)(bai)分(fen)(fen)比。這(zhe)(zhe)個數值很(hen)接近0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)原恒星(xing)(xing)(xing)質量(liang)(liang)百(bai)(bai)分(fen)(fen)比。顯(xian)示在(zai)(zai)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)中，氦在(zai)(zai)行星(xing)(xing)(xing)中是不(bu)穩定的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中，含(han)量(liang)(liang)占第三位的(de)(de)(de)(de)(de)是甲(jia)烷(wan)（CH?）。甲(jia)烷(wan)在(zai)(zai)可見和(he)近紅(hong)外(wai)(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)吸收帶為(wei)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)制造了(le)(le)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)藍綠或深藍的(de)(de)(de)(de)(de)顏色。在(zai)(zai)大(da)氣(qi)(qi)壓力1.3帕(pa)的(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)云頂之下，甲(jia)烷(wan)在(zai)(zai)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾分(fen)(fen)數是2.3%，這(zhe)(zhe)個量(liang)(liang)大(da)約(yue)是太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)20至(zhi)30倍。混合的(de)(de)(de)(de)(de)比率在(zai)(zai)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)由(you)于(yu)極端的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫，降低(di)了(le)(le)飽(bao)合的(de)(de)(de)(de)(de)水平(ping)并且造成(cheng)多余(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)結冰(bing)。對(dui)低(di)揮發性物質的(de)(de)(de)(de)(de)豐富度，像是氨(an)、水和(he)硫化(hua)(hua)氫(qing)，在(zai)(zai)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)深處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)所知(zhi)有(you)限，但是大(da)概也會(hui)高于(yu)太(tai)陽(yang)內的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)。除(chu)甲(jia)烷(wan)之外(wai)(wai)，在(zai)(zai)天(tian)王星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)中可以追蹤(zong)到(dao)各種各樣(yang)微量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)碳氫(qing)化(hua)(hua)合物，被(bei)認為(wei)是太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)紫外(wai)(wai)線輻(fu)射導(dao)致(zhi)甲(jia)烷(wan)光(guang)解產生的(de)(de)(de)(de)(de)。包括乙(yi)(yi)烷(wan)（C?H?）、乙(yi)(yi)炔（C?H?）、甲(jia)基乙(yi)(yi)炔（CH?C?H）、聯乙(yi)(yi)炔（C?HC?H）。光(guang)譜也揭露了(le)(le)水蒸(zheng)汽的(de)(de)(de)(de)(de)蹤(zong)影，一氧化(hua)(hua)碳和(he)二氧化(hua)(hua)碳在(zai)(zai)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)層(ceng)(ceng)，但可能(neng)只是來自(zi)于(yu)彗星(xing)(xing)(xing)和(he)其(qi)他外(wai)(wai)部天(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)落塵。
對流(liu)(liu)(liu)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)最(zui)(zui)(zui)低(di)和(he)密度(du)最(zui)(zui)(zui)高的(de)(de)(de)部分，溫(wen)度(du)隨著高度(du)增(zeng)加而降(jiang)低(di)，溫(wen)度(du)從有(you)名無(wu)實的(de)(de)(de)底部大(da)約(yue)320K，300公(gong)里(li)，降(jiang)低(di)至(zhi)53K，高度(du)50公(gong)里(li)。在對流(liu)(liu)(liu)層(ceng)(ceng)頂(ding)實際的(de)(de)(de)最(zui)(zui)(zui)低(di)溫(wen)度(du)在49至(zhi)57K，依在行(xing)星上(shang)的(de)(de)(de)高度(du)來決定。對流(liu)(liu)(liu)層(ceng)(ceng)頂(ding)是(shi)(shi)行(xing)星的(de)(de)(de)上(shang)升暖(nuan)氣(qi)流(liu)(liu)(liu)輻射遠(yuan)紅外線最(zui)(zui)(zui)主要的(de)(de)(de)區域，由此處測量到的(de)(de)(de)有(you)效溫(wen)度(du)是(shi)(shi)59.1±0.3K。對流(liu)(liu)(liu)層(ceng)(ceng)應該還有(you)高度(du)復雜的(de)(de)(de)云(yun)系(xi)結(jie)構(gou)，水(shui)云(yun)被假設在大(da)氣(qi)壓力50至(zhi)100帕，氨(an)氫(qing)(qing)硫化物云(yun)在20至(zhi)40帕的(de)(de)(de)壓力范圍內(nei)，氨(an)或氫(qing)(qing)硫化物云(yun)在3和(he)10帕，最(zui)(zui)(zui)后(hou)是(shi)(shi)直接偵(zhen)測到的(de)(de)(de)甲烷云(yun)在1至(zhi)2帕。對流(liu)(liu)(liu)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)內(nei)非常活(huo)躍的(de)(de)(de)部分，表現出強風、亮云(yun)和(he)季節性的(de)(de)(de)變化。
天王星大氣層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)中層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)平(ping)(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)，此處的(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)逐漸(jian)增加，從對流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)頂(ding)的(de)(de)(de)53K上升至增溫層(ceng)(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)800至850K。平(ping)(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)加熱(re)來(lai)自(zi)甲烷(wan)和(he)其他碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)吸(xi)收(shou)的(de)(de)(de)太陽(yang)紫外(wai)(wai)線和(he)紅外(wai)(wai)線輻(fu)射，大氣層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)這(zhe)種(zhong)形式是(shi)甲烷(wan)的(de)(de)(de)光解造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。來(lai)自(zi)增溫層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)熱(re)也許也值得(de)注意。碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)相(xiang)對來(lai)說只是(shi)很(hen)窄(zhai)的(de)(de)(de)一層(ceng)(ceng)(ceng)，高(gao)度(du)(du)(du)在(zai)(zai)100至280公(gong)里，相(xiang)對于氣壓是(shi)10微(wei)帕(pa)至0.1微(wei)帕(pa)，溫度(du)(du)(du)在(zai)(zai)75K和(he)170K之(zhi)間(jian)。含量最多的(de)(de)(de)碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)是(shi)乙炔和(he)乙烷(wan)，相(xiang)對于氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)(bi)率是(shi)×10?，與甲烷(wan)和(he)一氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)高(gao)度(du)(du)(du)上的(de)(de)(de)混(hun)合(he)比(bi)(bi)率相(xiang)似。更重的(de)(de)(de)碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)蒸(zheng)氣，在(zai)(zai)混(hun)合(he)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)率上還要低三個(ge)數量級。乙烷(wan)和(he)乙炔在(zai)(zai)平(ping)(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)內溫度(du)(du)(du)和(he)高(gao)度(du)(du)(du)較低處與對流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)頂(ding)傾向于凝聚而形成(cheng)(cheng)數層(ceng)(ceng)(ceng)陰(yin)霾的(de)(de)(de)云層(ceng)(ceng)(ceng)，那些(xie)也可能被視為出(chu)天王星上的(de)(de)(de)云帶。然而，碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)集中在(zai)(zai)在(zai)(zai)天王星平(ping)(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)陰(yin)霾之(zhi)上的(de)(de)(de)高(gao)度(du)(du)(du)比(bi)(bi)其他類木行星的(de)(de)(de)高(gao)度(du)(du)(du)要低是(shi)值得(de)注意的(de)(de)(de)。
天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)最外(wai)(wai)(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（增(zeng)(zeng)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)暈(yun)(yun)），有著均(jun)勻(yun)一致的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度，大(da)(da)約在800至(zhi)(zhi)850K。仍(reng)不(bu)了(le)解是何種熱源(yuan)支撐著如此的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)，雖然低效率的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻作用和(he)(he)平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)氫化(hua)合物也(ye)能(neng)貢獻一些(xie)能(neng)源(yuan)，但即使是太陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)遠紫外(wai)(wai)(wai)線(xian)(xian)和(he)(he)超紫外(wai)(wai)(wai)線(xian)(xian)輻射(she)，或(huo)是極光(guang)活(huo)(huo)動(dong)都不(bu)足以提供(gong)所需的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。除此之外(wai)(wai)(wai)，氫分子和(he)(he)增(zeng)(zeng)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與暈(yun)(yun)擁有大(da)(da)比(bi)例的(de)(de)(de)(de)(de)自由氫原(yuan)子，她們的(de)(de)(de)(de)(de)低分子量(liang)和(he)(he)高(gao)溫(wen)(wen)可以解釋為何暈(yun)(yun)可以從行星(xing)(xing)(xing)(xing)擴展至(zhi)(zhi)50000公里(li)，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)倆(lia)倍遠。這個延(yan)伸的(de)(de)(de)(de)(de)暈(yun)(yun)是天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)一個獨特的(de)(de)(de)(de)(de)特點。他的(de)(de)(de)(de)(de)作用包括阻尼環繞(rao)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)小顆粒，導致一些(xie)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環中(zhong)塵粒的(de)(de)(de)(de)(de)耗損。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對應著天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。觀測顯示電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)占據2000至(zhi)(zhi)10000公里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度。天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)密度比(bi)土(tu)(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)高(gao)，這可能(neng)肇因于(yu)碳(tan)氫化(hua)合物在平(ping)流層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)低處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)中(zhong)。電(dian)離(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是承受太陽(yang)(yang)紫外(wai)(wai)(wai)線(xian)(xian)輻射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)主要區域，它的(de)(de)(de)(de)(de)密度也(ye)依據太陽(yang)(yang)活(huo)(huo)動(dong)而(er)改(gai)變。極光(guang)活(huo)(huo)動(dong)不(bu)如木星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)土(tu)(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)明顯和(he)(he)重大(da)(da)。
在(zai)紫外線與可(ke)見光波段下與其他(ta)的氣體巨星(xing)(xing)(xing)(xing)，甚至是與相似的海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)比較，天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的大氣層是非常平靜的。當旅(lv)行者2號在(zai)1986年(nian)飛(fei)掠過(guo)(guo)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)時，總共觀察到(dao)(dao)了(le)10個橫跨過(guo)(guo)整個行星(xing)(xing)(xing)(xing)的云帶特征(zheng)。有人提出解釋認為這種特征(zheng)是天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的內熱低于(yu)其他(ta)巨大行星(xing)(xing)(xing)(xing)的結果。記錄到(dao)(dao)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)對流層頂的最低溫度是49K，比海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)還要冷，使天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)成為太陽系溫度最低的行星(xing)(xing)(xing)(xing)（原(yuan)來九大行星(xing)(xing)(xing)(xing)中溫度最低的冥王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)已不再是行星(xing)(xing)(xing)(xing)）。
在(zai)1986年，旅行者2號(hao)發現(xian)可(ke)(ke)(ke)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)王(wang)星(xing)南(nan)半球可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)被(bei)細分成兩個(ge)區域(yu)：明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)區和暗(an)淡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道帶狀(zhuang)區。兩這區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分界大約在(zai)緯度-45°的(de)(de)(de)(de)(de)(de)附近(jin)。一(yi)條跨越在(zai)-45°至-50°之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狹窄(zhai)帶狀(zhuang)物是(shi)在(zai)行星(xing)表(biao)面上(shang)能夠(gou)看(kan)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大特征，被(bei)稱為(wei)南(nan)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣領(ling)”。極(ji)冠和衣領(ling)被(bei)認為(wei)是(shi)甲烷云密(mi)集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域(yu)，位置在(zai)大氣壓力1.3至2帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高度。很不(bu)(bu)幸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，旅行者2號(hao)抵達時正(zheng)是(shi)盛夏，而且觀(guan)察不(bu)(bu)到北(bei)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分。不(bu)(bu)過，從21世紀開始之(zhi)際，北(bei)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣領(ling)”和極(ji)區就可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)被(bei)哈(ha)勃太空(kong)望遠鏡(jing)和凱克望遠鏡(jing)觀(guan)測到。結(jie)(jie)(jie)果，天(tian)王(wang)星(xing)看(kan)起來是(shi)不(bu)(bu)對稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)：靠近(jin)南(nan)極(ji)是(shi)明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，從南(nan)半球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“衣領(ling)”以(yi)(yi)北(bei)都是(shi)一(yi)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)暗(an)。天(tian)王(wang)星(xing)上(shang)之(zhi)后(hou)可(ke)(ke)(ke)能出現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節變化，將(jiang)會被(bei)詳細的(de)(de)(de)(de)(de)(de)討論。天(tian)王(wang)星(xing)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)觀(guan)察到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)緯度結(jie)(jie)(jie)構和木(mu)星(xing)與土星(xing)是(shi)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，它們展現(xian)出許(xu)多條狹窄(zhai)但色彩豐富的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶狀(zhuang)結(jie)(jie)(jie)構。
1990年代的(de)(de)高(gao)(gao)分(fen)辨(bian)率成像(xiang)觀測表明，亮(liang)云(yun)(yun)(yun)特(te)(te)(te)征的(de)(de)數(shu)量有著(zhu)明顯的(de)(de)增長。它(ta)們(men)多數(shu)都(dou)出(chu)(chu)現于(yu)北半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)開始成為(wei)可以看見(jian)的(de)(de)區域。早期(qi)的(de)(de)解(jie)釋—認(ren)為(wei)是亮(liang)云(yun)(yun)(yun)在(zai)(zai)行(xing)星(xing)黑暗的(de)(de)部分(fen)比較(jiao)容易被分(fen)辨(bian)出(chu)(chu)來，而(er)在(zai)(zai)南(nan)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)則被明亮(liang)的(de)(de)“衣領”掩(yan)蓋(gai)掉—被證明是錯誤(wu)的(de)(de)，實際上特(te)(te)(te)征數(shu)量已確實顯著(zhu)增加。不過，兩(liang)個(ge)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)亮(liang)云(yun)(yun)(yun)是有區別(bie)的(de)(de)，北半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)的(de)(de)亮(liang)云(yun)(yun)(yun)較(jiao)小、較(jiao)尖銳和較(jiao)明亮(liang)。它(ta)們(men)看上去都(dou)躺在(zai)(zai)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)高(gao)(gao)度。亮(liang)云(yun)(yun)(yun)的(de)(de)生命期(qi)有著(zhu)極大的(de)(de)差異，一些(xie)小的(de)(de)只有幾小時，而(er)南(nan)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)至少(shao)有一個(ge)從旅行(xing)者飛掠(lve)過后仍一直存在(zai)(zai)著(zhu)。最近的(de)(de)觀察也發現，雖然天(tian)王星(xing)的(de)(de)氣候較(jiao)為(wei)平靜，但天(tian)王星(xing)的(de)(de)亮(liang)云(yun)(yun)(yun)有許多特(te)(te)(te)性與海王星(xing)相同。
追蹤這些有(you)特征的(de)(de)(de)(de)(de)亮云(yun)，可以測(ce)量(liang)出天王星對流(liu)層上(shang)方(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)是(shi)(shi)如何在(zai)(zai)極(ji)區(qu)(qu)咆(pao)哮。在(zai)(zai)赤道的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)是(shi)(shi)退行的(de)(de)(de)(de)(de)，意味著它們吹的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向與(yu)自轉的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向相(xiang)反，它們的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)從?100至?50米/秒。風(feng)速(su)(su)隨著遠離赤道的(de)(de)(de)(de)(de)距離而(er)增(zeng)加，大約在(zai)(zai)緯(wei)度(du)±20°靜止不動，這兒(er)也是(shi)(shi)對流(liu)層溫度(du)最低之(zhi)處。再往(wang)極(ji)區(qu)(qu)移(yi)動，風(feng)向也轉成(cheng)與(yu)行星自轉的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向一致，風(feng)速(su)(su)則持續增(zeng)加，在(zai)(zai)北緯(wei)60°處達到最大值(zhi)，然后下降至極(ji)區(qu)(qu)減(jian)弱為(wei)0。在(zai)(zai)南緯(wei)40°附近，風(feng)速(su)(su)從150到200米/秒，因為(wei)“衣(yi)領”蓋過了所有(you)平行的(de)(de)(de)(de)(de)亮云(yun)，無法測(ce)量(liang)從哪兒(er)到南極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)速(su)(su)。與(yu)北半球對照，風(feng)速(su)(su)在(zai)(zai)緯(wei)度(du)+50°達到最大值(zhi)，速(su)(su)度(du)高達240米/秒。
2004年3月(yue)到(dao)(dao)5月(yue)這一(yi)短(duan)暫(zan)期間，很多片大(da)(da)(da)塊亮云出現(xian)(xian)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)氣(qi)層里，這讓(rang)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)有著類似海王(wang)星(xing)(xing)(xing)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀(guan)(guan)。觀(guan)(guan)察到(dao)(dao)229米(mi)/秒（824公(gong)里/時）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破表(biao)風(feng)速，和被(bei)稱(cheng)為(wei)“7月(yue)4日煙火”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雷雨風(feng)暴。2006年8月(yue)23日，科羅拉多州博爾德(de)市太空科學(xue)學(xue)院和威斯康辛大(da)(da)(da)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究員(yuan)觀(guan)(guan)察到(dao)(dao)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)表(biao)面有一(yi)個大(da)(da)(da)黑斑，讓(rang)天(tian)(tian)(tian)文學(xue)家對(dui)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)氣(qi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動有更多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)了(le)解。雖然(ran)(ran)為(wei)何(he)這突如其來(lai)(lai)活動暴漲(zhang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發生原因仍未被(bei)研究員(yuan)所明(ming)了(le)，但是它呈現(xian)(xian)了(le)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)極度傾(qing)斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉軸所帶(dai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)季節性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)候變(bian)(bian)化(hua)(hua)。要確認這種(zhong)季節變(bian)(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本質是很困(kun)難的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因為(wei)對(dui)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)氣(qi)層堪用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)察數據仍少于84年，也就是一(yi)個完整(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)年。雖然(ran)(ran)已(yi)經有了(le)一(yi)定數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)，光度學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)已(yi)經累積了(le)半個天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)年（從1950年代起算），在兩個光譜帶(dai)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光度變(bian)(bian)化(hua)(hua)已(yi)經呈現(xian)(xian)了(le)規律性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)，最大(da)(da)(da)值(zhi)出現(xian)(xian)于至(zhi)(zhi)點，最小值(zhi)出現(xian)(xian)于晝夜平分點。從1960年開始(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微波(bo)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)，深入對(dui)流層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部，也得到(dao)(dao)相(xiang)似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)周(zhou)期變(bian)(bian)化(hua)(hua)，最大(da)(da)(da)值(zhi)也在至(zhi)(zhi)點。從20世紀70年代開始(shi)對(dui)平流層進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度測(ce)(ce)量也顯示最大(da)(da)(da)值(zhi)出現(xian)(xian)于1986年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至(zhi)(zhi)日附近。多數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)相(xiang)信與可觀(guan)(guan)察到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何(he)變(bian)(bian)化(hua)(hua)相(xiang)關。
然而，有某(mou)些理由(you)相信天王星(xing)物理性的(de)(de)(de)(de)季節變(bian)(bian)(bian)化也在(zai)(zai)發生。當南極(ji)區域變(bian)(bian)(bian)得明亮(liang)(liang)(liang)時(shi)，北(bei)極(ji)相對(dui)的(de)(de)(de)(de)呈現(xian)黑暗(an)(an)，這(zhe)與(yu)上(shang)述概(gai)要性的(de)(de)(de)(de)季節變(bian)(bian)(bian)化模(mo)型是不(bu)符合的(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)1944年抵達北(bei)半球的(de)(de)(de)(de)至(zhi)(zhi)點(dian)之前，天王星(xing)亮(liang)(liang)(liang)度急遽提升(sheng)，顯(xian)(xian)(xian)示北(bei)極(ji)不(bu)是永(yong)遠黑暗(an)(an)的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)個現(xian)象意味著可以看見的(de)(de)(de)(de)極(ji)區在(zai)(zai)至(zhi)(zhi)日之前開始(shi)變(bian)(bian)(bian)亮(liang)(liang)(liang)，并且在(zai)(zai)晝夜(ye)平分(fen)點(dian)之后開始(shi)變(bian)(bian)(bian)暗(an)(an)。詳細的(de)(de)(de)(de)分(fen)析(xi)可見光和(he)微波的(de)(de)(de)(de)資料，顯(xian)(xian)(xian)示亮(liang)(liang)(liang)度的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化周期(qi)在(zai)(zai)至(zhi)(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)附近不(bu)是完全(quan)的(de)(de)(de)(de)對(dui)稱(cheng)，這(zhe)也顯(xian)(xian)(xian)示出在(zai)(zai)子午圈上(shang)反照率變(bian)(bian)(bian)化的(de)(de)(de)(de)模(mo)式(shi)。最(zui)后，在(zai)(zai)20世(shi)紀90年代(dai)，在(zai)(zai)天王星(xing)離開至(zhi)(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)時(shi)期(qi)，哈柏(bo)太(tai)空(kong)望遠鏡和(he)地基的(de)(de)(de)(de)望遠鏡顯(xian)(xian)(xian)示南極(ji)冠出現(xian)可以察覺(jue)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)暗(an)(an)（南半球的(de)(de)(de)(de)“衣領”除外，它(ta)依然明亮(liang)(liang)(liang)），同(tong)時(shi)，北(bei)半球的(de)(de)(de)(de)活(huo)動也證實是增強了，例如云(yun)層的(de)(de)(de)(de)形成和(he)更(geng)強的(de)(de)(de)(de)風，支持期(qi)望的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)度增加應(ying)該(gai)很(hen)快就會開始(shi)。
天(tian)王星(xing)物(wu)理變(bian)化的(de)(de)(de)(de)機制還不是(shi)很清楚，在(zai)接近至(zhi)點(dian)，天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)一個半(ban)球(qiu)沐浴在(zai)陽光之下，另(ling)一個半(ban)球(qiu)則對(dui)向幽暗的(de)(de)(de)(de)深空。受(shou)光半(ban)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)明亮曾被認為是(shi)對(dui)流(liu)(liu)層里來(lai)(lai)(lai)自(zi)甲烷云與陰霾層局(ju)部增厚的(de)(de)(de)(de)結果。在(zai)緯度-45°的(de)(de)(de)(de)明亮“衣領”也與甲烷云有所(suo)關聯。在(zai)南半(ban)球(qiu)極區的(de)(de)(de)(de)其他變(bian)化，也可(ke)以(yi)用低層云的(de)(de)(de)(de)變(bian)化來(lai)(lai)(lai)解釋。來(lai)(lai)(lai)自(zi)天(tian)王星(xing)微波(bo)發射(she)譜線上的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，或許是(shi)在(zai)對(dui)流(liu)(liu)層深處的(de)(de)(de)(de)循環變(bian)化造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，因為厚實的(de)(de)(de)(de)極區云層和霧霾可(ke)能(neng)會阻礙(ai)對(dui)流(liu)(liu)。天(tian)王星(xing)春(chun)天(tian)和秋(qiu)天(tian)的(de)(de)(de)(de)晝夜平(ping)分點(dian)即將(jiang)來(lai)(lai)(lai)臨，動力學上的(de)(de)(de)(de)改變(bian)和對(dui)流(liu)(liu)可(ke)能(neng)會再(zai)發生。
在1986年(nian)，旅行(xing)者2號(hao)飛(fei)掠時，天(tian)王星的(de)(de)南(nan)極(ji)幾(ji)乎正對著(zhu)太陽(yang)。標記這個(ge)極(ji)是南(nan)極(ji)是基于國際天(tian)文聯合會的(de)(de)定義(yi)：行(xing)星或衛星的(de)(de)北(bei)極(ji)，是指向(xiang)太陽(yang)系不變(bian)平面的(de)(de)上方（不是由自轉的(de)(de)方向(xiang)來決(jue)定）。但是，仍然有不同(tong)的(de)(de)協(xie)定被使(shi)用著(zhu)：一個(ge)天(tian)體依(yi)據右(you)手(shou)定則所(suo)定義(yi)的(de)(de)自轉方向(xiang)來決(jue)定北(bei)極(ji)和南(nan)極(ji)。根據后者的(de)(de)坐標系，1986年(nian)在陽(yang)光下(xia)的(de)(de)極(ji)則是北(bei)極(ji)。
天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)有一個(ge)暗淡的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)系(xi)統(tong)，由直(zhi)徑(jing)約十米的(de)(de)黑暗粒狀物組成(cheng)。這是繼土(tu)(tu)星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)之后，在(zai)太陽系(xi)內發現的(de)(de)第二(er)個(ge)環(huan)(huan)(huan)系(xi)統(tong)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)包含13個(ge)已命(ming)名的(de)(de)小環(huan)(huan)(huan)，其(qi)中最明亮的(de)(de)是ε環(huan)(huan)(huan)（Epsilon），其(qi)他(ta)的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)都非常(chang)(chang)黯(an)淡。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)像(xiang)木星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)一樣(yang)暗，但(dan)又(you)像(xiang)土(tu)(tu)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)那(nei)樣(yang)有相當大(da)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)。天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)環(huan)(huan)(huan)被認為是相當年(nian)輕的(de)(de)，在(zai)圓環(huan)(huan)(huan)周(zhou)圍的(de)(de)空(kong)隙和不透明部(bu)分(fen)的(de)(de)區別，暗示(shi)她們不是與(yu)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)同時形成(cheng)的(de)(de)，環(huan)(huan)(huan)中的(de)(de)物質可能來自被高速撞(zhuang)擊或(huo)潮汐力(li)粉碎的(de)(de)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)。而(er)最外(wai)面的(de)(de)第5個(ge)環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)成(cheng)分(fen)大(da)部(bu)分(fen)是直(zhi)徑(jing)為幾米到幾十米的(de)(de)冰塊。除(chu)此之外(wai)，天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)可能還存在(zai)著大(da)量的(de)(de)窄環(huan)(huan)(huan)，寬度僅有50米，單環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)反射(she)率非常(chang)(chang)低。
天王(wang)星(xing)(xing)環(huan)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)日(ri)期是1977年(nian)3月10日(ri)，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J.Mink使用(yong)柯(ke)伊伯(bo)機載(zai)天文臺觀(guan)測時。這(zhe)個(ge)發現(xian)(xian)是很意外的(de)(de)(de)(de)，他(ta)(ta)們(men)原本(ben)的(de)(de)(de)(de)計(ji)劃是觀(guan)測天王(wang)星(xing)(xing)掩(yan)蔽SAO158687以研究天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大氣層。然而，當他(ta)(ta)們(men)分析觀(guan)測的(de)(de)(de)(de)資料時，發現(xian)(xian)行星(xing)(xing)遮掩(yan)的(de)(de)(de)(de)前后，這(zhe)顆恒(heng)星(xing)(xing)都曾經(jing)短暫的(de)(de)(de)(de)消失了五次。他(ta)(ta)們(men)認為(wei)，必須有(you)個(ge)環(huan)系(xi)統圍繞著行星(xing)(xing)才能解釋。后來他(ta)(ta)們(men)又(you)偵測到四(si)個(ge)額外的(de)(de)(de)(de)環(huan)。旅行者2號(hao)在1986年(nian)飛(fei)掠過天王(wang)星(xing)(xing)時，直接看見(jian)了這(zhe)些環(huan)。旅行者2號(hao)也發現(xian)(xian)了兩圈新的(de)(de)(de)(de)光環(huan)，使環(huan)的(de)(de)(de)(de)數量增(zeng)加到11圈（不包括2003年(nian)發現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)）。
在2005年12月，哈(ha)勃太空望遠(yuan)鏡偵測到一(yi)對(dui)早先未曾發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍色(se)(se)(se)圓(yuan)環(huan)(huan)。最外圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)圈與(yu)天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離比(bi)早先知(zhi)道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)遠(yuan)了兩倍，因此新發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)被(bei)稱為環(huan)(huan)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外環(huan)(huan)，使天王星環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量增(zeng)加(jia)到13圈。哈(ha)柏同時也發現了兩顆新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)衛星，其中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天衛二十(shi)六還與(yu)最外面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)μ環(huan)(huan)共享軌道。在2006年4月，凱(kai)克天文臺公(gong)布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新環(huan)(huan)影(ying)像中，外環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)圈是藍色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，另一(yi)圈則(ze)是紅色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。關于外環(huan)(huan)顏色(se)(se)(se)是藍色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個假說是，它由來自天衛二十(shi)六的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細小(xiao)冰(bing)微粒組成，因此能散射(she)足夠多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍光。天王星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內環(huan)(huan)看(kan)起來是呈灰(hui)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)有27顆(ke)已(yi)知天(tian)(tian)然的(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)，這些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)名稱都出自威(wei)(wei)(wei)廉(lian)·莎士比(bi)亞和(he)(he)亞歷山(shan)大(da)(da)·波普的(de)(de)(de)(de)(de)歌(ge)劇中的(de)(de)(de)(de)(de)人物。五(wu)(wu)顆(ke)主要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)名稱是天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)（Ariel）、天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)（Umbriel）、天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)(san)（Tatania）和(he)(he)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)（Obeon）。天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)(san)和(he)(he)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)是威(wei)(wei)(wei)廉(lian)·赫歇爾(er)在(zai)1787年3月13日發現的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)顆(ke)和(he)(he)第(di)二(er)顆(ke)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)和(he)(he)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)是在(zai)1851年被威(wei)(wei)(wei)廉(lian)·拉塞(sai)爾(er)發現的(de)(de)(de)(de)(de)。但(dan)直到1852年，威(wei)(wei)(wei)廉(lian)·赫歇爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)兒子約(yue)翰·赫歇爾(er)才(cai)為(wei)這四(si)顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)命名。1948年，杰(jie)拉德·柯伊伯發現第(di)五(wu)(wu)顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)。天(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)系統的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量是氣態巨星(xing)(xing)(xing)(xing)中最少的(de)(de)(de)(de)(de)，五(wu)(wu)顆(ke)主要(yao)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)總質(zhi)量還(huan)不(bu)到海衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半。最大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)(san)半徑(jing)只有788.9公里，還(huan)不(bu)到月球的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半，但(dan)是比(bi)土(tu)(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)第(di)二(er)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)土(tu)(tu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)(wu)（Rhea）稍(shao)大(da)(da)些。這些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)反照(zhao)率相(xiang)對也(ye)(ye)較(jiao)低(di)，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)約(yue)為(wei)0.2，天(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)約(yue)為(wei)0.35（在(zai)綠色光譜上(shang)）。這些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)由冰(bing)(bing)和(he)(he)巖石組成，大(da)(da)約(yue)是50%的(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)和(he)(he)50%的(de)(de)(de)(de)(de)巖石，冰(bing)(bing)也(ye)(ye)許包含氨和(he)(he)二(er)氧化碳。
在(zai)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)中(zhong)，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一有著最(zui)年輕的(de)(de)(de)(de)表面，上面只有少許(xu)的(de)(de)(de)(de)隕石(shi)坑(keng)，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)看起(qi)來(lai)是最(zui)古老的(de)(de)(de)(de)。天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)擁有深達20公里(li)的(de)(de)(de)(de)斷層峽谷，梯田狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)層次(ci)和(he)混亂(luan)的(de)(de)(de)(de)變化，形成令(ling)人(ren)混淆的(de)(de)(de)(de)表面年齡和(he)特(te)征。天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)過去(qu)的(de)(de)(de)(de)地質活(huo)動被(bei)認為是在(zai)某(mou)段時候當其軌(gui)道比當前更偏(pian)心時受(shou)到(dao)潮汐加(jia)(jia)熱的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，偏(pian)心的(de)(de)(de)(de)原因大(da)概是跟天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)軌(gui)道共振（過去(qu)與(yu)(yu)(yu)當今3:1比例）的(de)(de)(de)(de)結果。與(yu)(yu)(yu)地幔上涌并(bing)擠入(ru)相關的(de)(de)(de)(de)外部(bu)加(jia)(jia)工很可能是天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)上如同“賽馬場”形狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)冕狀(zhuang)物(wu)（詳見金(jin)星(xing)(xing)(xing)冕狀(zhuang)物(wu)）的(de)(de)(de)(de)起(qi)源(yuan)。同樣的(de)(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一被(bei)認為曾經處于與(yu)(yu)(yu)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三4:1軌(gui)道共振的(de)(de)(de)(de)位置。旅行者2號(hao)探測器于1986年1月飛掠天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)，在(zai)隨后(hou)的(de)(de)(de)(de)照片研究中(zhong)，天(tian)(tian)(tian)(tian)文學(xue)家發現了天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)六至天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)十五(wu)以及天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)十五(wu)共11顆小衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)。后(hou)來(lai)使用地面的(de)(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡也(ye)證(zheng)實了這(zhe)些衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)。
天王星的(de)(de)體積約為(wei)(wei)地球的(de)(de)64倍，其大氣(qi)中包含(han)83%的(de)(de)氫氣(qi)，15%的(de)(de)氦氣(qi)，2%的(de)(de)甲烷氣(qi)體，表面溫度平均為(wei)(wei)零下215℃。2014年(nian)8月6日，美(mei)國(guo)國(guo)家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）在夏威(wei)夷凱克天文臺(tai)（W.M.Keck Observatory），利用哈(ha)勃太空望遠鏡成功(gong)的(de)(de)觀測并(bing)記(ji)錄(lu)了(le)一(yi)場(chang)最大規模的(de)(de)風暴。因為(wei)(wei)天王星具備氣(qi)態行星的(de)(de)特質，所(suo)以經常爆發風暴，此前觀測到(dao)的(de)(de)一(yi)次最大規模的(de)(de)風暴被命名為(wei)(wei)Berg。Berg發生(sheng)在2000年(nian)，其引起的(de)(de)巨(ju)大影響一(yi)直持續(xu)到(dao)2009年(nian)才消失(shi)殆(dai)盡。
1986年1月，美(mei)國國家航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)(tian)局的(de)(de)旅行(xing)(xing)者2號拜(bai)訪了(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)。這是(shi)對天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)僅有的(de)(de)近距離(li)探測，之后一直沒(mei)有新的(de)(de)探測計劃(hua)。旅行(xing)(xing)者2號在1977年發(fa)射，在繼(ji)續(xu)前往海(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)旅程之前，旅行(xing)(xing)者2號在1月24日最(zui)接近天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)，距離(li)近達81500公里(li)。旅行(xing)(xing)者2號研究(jiu)了(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)氣(qi)層的(de)(de)結構和化(hua)學組成，發(fa)現了(le)10顆新衛星(xing)(xing)(xing)，還研究(jiu)了(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)因為(wei)自轉(zhuan)軸傾斜97.77°所造成的(de)(de)獨特氣(qi)候，并觀察(cha)了(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)環(huan)系(xi)統。它(ta)也研究(jiu)了(le)天(tian)(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)磁(ci)場(chang)。它(ta)對最(zui)大(da)(da)的(de)(de)五(wu)顆衛星(xing)(xing)(xing)做了(le)首度(du)的(de)(de)詳細(xi)調查，并研究(jiu)當時(shi)已知的(de)(de)九圈光(guang)環(huan)，也新發(fa)現了(le)另外兩道光(guang)環(huan)。
歲月(yue)靜好
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