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發現

在(zai)古代(dai)人們就熟知五顆行星(xing)(xing)(xing)（水星(xing)(xing)(xing)、金(jin)星(xing)(xing)(xing)、火(huo)星(xing)(xing)(xing)、木星(xing)(xing)(xing)、土星(xing)(xing)(xing)），與它(ta)們相比，天王星(xing)(xing)(xing)的亮(liang)度也是肉眼可見(jian)的。但(dan)天王星(xing)(xing)(xing)亮(liang)度較暗、繞行速度緩慢，并且由于(yu)那(nei)時望遠鏡觀測(ce)能力不(bu)足，被古代(dai)的觀測(ce)者認定為是一顆恒星(xing)(xing)(xing)。天王星(xing)(xing)(xing)在(zai)被發現(xian)是行星(xing)(xing)(xing)之(zhi)前，已(yi)經被觀測(ce)了很多次(ci)(ci)，但(dan)都把它(ta)當作(zuo)恒星(xing)(xing)(xing)看(kan)待。最早的紀錄可以(yi)追溯至(zhi)1690年(nian)約翰·佛蘭斯蒂(di)德（John Flamsteed），在(zai)星(xing)(xing)(xing)表中將其(qi)編為金(jin)牛座34（34 Tauri），并且至(zhi)少觀測(ce)了6次(ci)(ci)。法國(guo)天文學家Pierre Charles Le Monnier在(zai)1750至(zhi)1769年(nian)也至(zhi)少觀測(ce)了12次(ci)(ci)，包括一次(ci)(ci)連續(xu)四夜的觀測(ce)。

威廉·赫(he)歇爾(er)在(zai)(zai)(zai)1781年(nian)3月(yue)13日(ri)于他(ta)(ta)(ta)(ta)位于英格蘭薩(sa)默塞(sai)特郡巴斯(si)城新國王街19號（現為赫(he)歇爾(er)天文博物(wu)館）自(zi)(zi)宅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)庭院中觀(guan)(guan)察到(dao)這(zhe)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，但(dan)在(zai)(zai)(zai)1781年(nian)4月(yue)26日(ri)最早的(de)(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)告中他(ta)(ta)(ta)(ta)稱之為彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇爾(er)用(yong)他(ta)(ta)(ta)(ta)自(zi)(zi)己設(she)計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)望遠鏡“對這(zhe)顆(ke)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)做了(le)一(yi)(yi)系(xi)列視差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)察”。他(ta)(ta)(ta)(ta)在(zai)(zai)(zai)他(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)學(xue)報(bao)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)記(ji)錄(lu)著(zhu)(zhu)：“在(zai)(zai)(zai)與(yu)金牛座ζ成(cheng)90°的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置……有(you)一(yi)(yi)個(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)云樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)者是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”在(zai)(zai)(zai)3月(yue)17日(ri)，他(ta)(ta)(ta)(ta)注(zhu)記(ji)著(zhu)(zhu)：“我(wo)(wo)找到(dao)一(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)云狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，并(bing)且由他(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置變化發(fa)現是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”當他(ta)(ta)(ta)(ta)將(jiang)發(fa)現提交(jiao)給皇家學(xue)會(hui)(hui)(hui)時，雖然(ran)含蓄(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)認(ren)為比較像行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，但(dan)仍然(ran)聲稱是(shi)發(fa)現了(le)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)：“當我(wo)(wo)首次看到(dao)這(zhe)顆(ke)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時，我(wo)(wo)所(suo)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)倍(bei)(bei)率(lv)是(shi)227。從經(jing)驗中我(wo)(wo)知(zhi)道(dao)，恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直徑(jing)不會(hui)(hui)(hui)隨(sui)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)倍(bei)(bei)率(lv)成(cheng)比例(li)放大(da)，如行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)那樣；因此我(wo)(wo)將(jiang)倍(bei)(bei)率(lv)設(she)成(cheng)460與(yu)932，結(jie)果(guo)發(fa)現彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直徑(jing)隨(sui)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)倍(bei)(bei)率(lv)成(cheng)比例(li)放大(da)，如同(tong)它應該(gai)在(zai)(zai)(zai)它不是(shi)顆(ke)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推測下(xia)(xia)，而我(wo)(wo)比較過的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)直徑(jing)不會(hui)(hui)(hui)以(yi)相同(tong)比率(lv)增(zeng)加。更進一(yi)(yi)步說(shuo)，被光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)放大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)已遠超過其(qi)光(guang)(guang)(guang)(guang)度所(suo)允許(xu)，它看來(lai)在(zai)(zai)(zai)強(qiang)大(da)倍(bei)(bei)率(lv)下(xia)(xia)朦朧且不清(qing)楚，而根據我(wo)(wo)幾(ji)千(qian)次觀(guan)(guan)測我(wo)(wo)知(zhi)道(dao)（在(zai)(zai)(zai)這(zhe)情況下(xia)(xia)）這(zhe)些恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)會(hui)(hui)(hui)保(bao)留(liu)其(qi)光(guang)(guang)(guang)(guang)澤與(yu)清(qing)晰。結(jie)果(guo)顯示我(wo)(wo)所(suo)臆測的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)充足根據，這(zhe)證明是(shi)我(wo)(wo)們最近觀(guan)(guan)察的(de)(de)(de)(de)(de)(de)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。”

赫(he)歇(xie)爾(er)將(jiang)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)通知皇家(jia)(jia)天(tian)(tian)文學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)內維爾(er)·馬斯基林(lin)（Nevil Maskelyne），4月23日收到信件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬斯基林(lin)語無倫次的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回復說：“我(wo)不(bu)知該如何稱呼(hu)它(ta)，它(ta)在(zai)接近圓形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道上移(yi)動(dong)很像(xiang)(xiang)一(yi)(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)，而彗(hui)星(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)在(zai)很扁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)橢圓軌(gui)(gui)道上移(yi)動(dong)。我(wo)也沒(mei)有(you)看見彗(hui)發或彗(hui)尾(wei)。“當赫(he)歇(xie)爾(er)繼(ji)續謹慎(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)以彗(hui)星(xing)(xing)(xing)描(miao)述他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新對象，其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)已(yi)經(jing)開始(shi)做不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)懷疑(yi)。芬蘭-瑞典天(tian)(tian)文學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)安德斯·約(yue)翰(han)(han)·萊克塞(sai)爾(er)（Anders Johan Lexell）估(gu)計它(ta)至太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離是(shi)(shi)地(di)球至太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)18倍(bei)，而沒(mei)有(you)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)曾在(zai)近日點四倍(bei)于地(di)球至太(tai)陽(yang)距離之(zhi)外被(bei)觀(guan)測到。柏(bo)林(lin)天(tian)(tian)文學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)約(yue)翰(han)(han)·波得(de)（Johann Elert Bode）描(miao)述赫(he)歇(xie)爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)“在(zai)土星(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)道之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓形軌(gui)(gui)道上移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)，可以被(bei)視為迄今仍未(wei)知的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)像(xiang)(xiang)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體”。波得(de)斷(duan)定這(zhe)(zhe)個以圓軌(gui)(gui)道運行(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體比彗(hui)星(xing)(xing)(xing)更像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)。這(zhe)(zhe)個天(tian)(tian)體很快便(bian)被(bei)接受是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)。在(zai)1783年，法國科學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)皮埃爾(er)-西(xi)蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）證實赫(he)歇(xie)爾(er)發現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)顆(ke)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)。赫(he)歇(xie)爾(er)本(ben)人也向英(ying)國皇家(jia)(jia)學(xue)(xue)(xue)會的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)席約(yue)瑟夫(fu)·班克斯（Joseph Banks）承認這(zhe)(zhe)個事實：“經(jing)由歐洲最杰出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)文學(xue)(xue)(xue)家(jia)(jia)觀(guan)察，顯示(shi)這(zhe)(zhe)顆(ke)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)，我(wo)很榮譽(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)1781年3月指認出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，是(shi)(shi)太(tai)陽(yang)系(xi)內主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)之(zhi)一(yi)(yi)(yi)。”

為此，威廉·赫歇爾被(bei)英國(guo)皇(huang)(huang)家(jia)學會(hui)(hui)授予(yu)科普利獎章。英國(guo)國(guo)王喬治(zhi)三世依(yi)據他的(de)成就，給予(yu)赫歇爾每(mei)年200英鎊(bang)的(de)年薪（相當(dang)于(yu)2019年的(de)24000英鎊(bang)），并要(yao)求他移居至溫莎城堡附(fu)近，好讓皇(huang)(huang)室家(jia)族成員有(you)機(ji)會(hui)(hui)使(shi)用(yong)他的(de)望遠鏡觀星(xing)。

命名

馬斯(si)基(ji)(ji)林(lin)(lin)曾這樣的(de)(de)(de)問(wen)赫(he)歇(xie)爾(er)：“幫天(tian)文(wen)學(xue)世(shi)(shi)界一(yi)個(ge)忙，為您(nin)的(de)(de)(de)行星(xing)取個(ge)名字，這也完全是(shi)為了您(nin)所(suo)愛的(de)(de)(de)，并(bing)且也是(shi)我們迫(po)切期望您(nin)為您(nin)的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)所(suo)做的(de)(de)(de)。”回(hui)應馬基(ji)(ji)斯(si)林(lin)(lin)的(de)(de)(de)請求，赫(he)歇(xie)爾(er)決定命名為“喬治之星(xing)（Georgium Sidus或Georgian Planet）以紀(ji)念他的(de)(de)(de)新贊(zan)助人——喬治三(san)世(shi)(shi)。他在給約瑟夫·班克(ke)斯(si)的(de)(de)(de)信件中解釋道(dao)：“在古老的(de)(de)(de)神話蠻荒(huang)世(shi)(shi)紀(ji)，我們賦予(yu)行星(xing)名稱(cheng)墨丘利（Mercury）、維納斯(si)（Venus）、瑪(ma)爾(er)斯(si)（Mars）、朱(zhu)庇特(te)（Jupiter）與薩圖恩（Saturn）以表(biao)彰(zhang)當(dang)(dang)時最(zui)具分量(liang)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)英雄及神祇。在身處(chu)現(xian)今(jin)更為理(li)性開化的(de)(de)(de)紀(ji)元，我們將(jiang)(jiang)很難如法泡(pao)制將(jiang)(jiang)新發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)天(tian)體稱(cheng)為朱(zhu)諾（Juno）、帕拉斯(si)（Pallas）、阿波(bo)羅（Apollo）或密涅瓦（Minerva）。如果(guo)任何未來世(shi)(shi)紀(ji)的(de)(de)(de)天(tian)文(wen)學(xue)家問(wen)我：當(dang)(dang)這個(ge)剛(gang)剛(gang)找到的(de)(de)(de)行星(xing)發(fa)現(xian)時，照您(nin)的(de)(de)(de)年表(biao)有(you)沒有(you)任何特(te)別顯著(zhu)的(de)(de)(de)事件首先列入(ru)考(kao)慮(lv)表(biao)揚。我將(jiang)(jiang)會很滿意的(de)(de)(de)回(hui)答：‘在喬治三(san)世(shi)(shi)（四(si)海升平）的(de)(de)(de)統治下’。“ 

八大行(xing)星(xing)(xing)中(zhong)(zhong)(zhong)僅有天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)英文名(ming)稱(cheng)Uranus取自希臘神(shen)話而(er)非(fei)羅馬(ma)神(shen)話。希臘神(shen)話中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)天(tian)(tian)空之神(shen)烏(wu)拉諾(nuo)斯(si)(si)（Uranus），是農神(shen)克洛諾(nuo)斯(si)(si)（Cronus）的(de)(de)父親(qin)，眾(zhong)神(shen)之王(wang)宙斯(si)(si)（Zeus）的(de)(de)祖(zu)父，這(zhe)三代主神(shen)分別相當于羅馬(ma)神(shen)話中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)凱路斯(si)(si)（Caelus，未被天(tian)(tian)體使用），薩圖恩（Saturn，土星(xing)(xing)的(de)(de)名(ming)稱(cheng)），朱庇特（Jupiter，木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)名(ming)稱(cheng)）。

法國(guo)(guo)天文學(xue)家杰羅姆(mu)·拉(la)蘭(lan)德（Jer?me Lalande）曾建議(yi)將這顆行(xing)星(xing)(xing)稱(cheng)為(wei)(wei)赫(he)歇(xie)爾(er)(er)以(yi)尊崇(chong)它的(de)(de)發現者。但是，德國(guo)(guo)天文學(xue)家約翰·波得(de)（Johann Elert Bode）贊(zan)成用(yong)(yong)希臘神話中(zhong)的(de)(de)Uranus命名(ming)(ming)。波得(de)的(de)(de)觀點是克洛(luo)諾(nuo)斯(si)(si)是宙斯(si)(si)的(de)(de)父(fu)親(qin)（薩圖恩是朱(zhu)庇特的(de)(de)父(fu)親(qin)），新的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)則應(ying)該取名(ming)(ming)為(wei)(wei)克洛(luo)諾(nuo)斯(si)(si)的(de)(de)父(fu)親(qin)——烏拉(la)諾(nuo)斯(si)(si)。Uranus的(de)(de)名(ming)(ming)稱(cheng)最早(zao)是在赫(he)歇(xie)爾(er)(er)過世一年(nian)之(zhi)(zhi)后(hou)的(de)(de)1823年(nian)才(cai)出(chu)現于(yu)官方文件中(zhong)。喬(qiao)治(zhi)三(san)世或“喬(qiao)治(zhi)之(zhi)(zhi)星(xing)(xing)”的(de)(de)名(ming)(ming)稱(cheng)在之(zhi)(zhi)后(hou)仍經常被使用(yong)(yong)（只(zhi)在英國(guo)(guo)使用(yong)(yong)），直到1850年(nian)，英國(guo)(guo)航海星(xing)(xing)歷局(ju)才(cai)換用(yong)(yong)Uranus的(de)(de)名(ming)(ming)稱(cheng)。之(zhi)(zhi)后(hou)，Uranus便成為(wei)(wei)普遍(bian)接受的(de)(de)名(ming)(ming)字(zi)。

天(tian)王星(xing)的形容詞（Uranian）被鈾的發(fa)現(xian)者(zhe)Martin Klaproth用來命名在(zai)1789年(nian)新發(fa)現(xian)的元素(su)。Uranus的重音(yin)(yin)(yin)在(zai)第一個(ge)音(yin)(yin)(yin)節，因(yin)為倒(dao)數第二個(ge)音(yin)(yin)(yin)a是(shi)短音(yin)(yin)(yin)（ūr?n?s）并且是(shi)開放的音(yin)(yin)(yin)節。這樣的音(yin)(yin)(yin)節在(zai)拉(la)丁文中從未(wei)被強(qiang)調過(guo)，因(yin)此在(zai)傳統(tong)上名字的正確(que)發(fa)音(yin)(yin)(yin)是(shi)來自英語的[?j?.r?.n?s]。傳統(tong)上不正確(que)的發(fa)音(yin)(yin)(yin)，重音(yin)(yin)(yin)落在(zai)第二音(yin)(yin)(yin)節并且將a發(fa)成(cheng)長音(yin)(yin)(yin)是(shi)很普通的。

天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文(wen)學符(fu)號(hao)是(shi)(shi)?，綜合(he)了火星(xing)(xing)(xing)(xing)和太陽符(fu)號(hao)，因為(wei)(wei)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)希臘神(shen)話的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)空之神(shen)，被認為(wei)(wei)是(shi)(shi)由太陽和火星(xing)(xing)(xing)(xing)聯合(he)的(de)(de)力量所(suo)控制的(de)(de)。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)在占(zhan)星(xing)(xing)(xing)(xing)學上的(de)(de)符(fu)號(hao)?，是(shi)(shi)拉蘭(lan)德(de)在1784年(nian)建(jian)議的(de)(de)。在給赫歇爾(er)的(de)(de)一封信中，拉蘭(lan)德(de)描述道(dao)“地球符(fu)號(hao)的(de)(de)上方(fang)放置著(zhu)(zhu)(zhu)您姓氏的(de)(de)首字母”（"un globe surmonté par la première lettre de votre nom"）。1859年(nian)，清代天(tian)(tian)(tian)文(wen)學家李善蘭(lan)在翻譯約翰(han)·赫歇爾(er)所(suo)著(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)《天(tian)(tian)(tian)文(wen)學綱要》的(de)(de)譯著(zhu)(zhu)(zhu)《談(tan)天(tian)(tian)(tian)》中，分別將Uranus與(yu)Neptune意譯為(wei)(wei)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)、海(hai)王星(xing)(xing)(xing)(xing)，此后廣泛在中國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和越南等亞洲國(guo)家使用。

公轉與自轉

公轉軌道

天(tian)(tian)(tian)王星(xing)每(mei)84個(ge)地球年環繞(rao)太陽(yang)公(gong)轉一(yi)周(zhou)，與(yu)太陽(yang)的(de)(de)平均距離大(da)約(yue)30億公(gong)里(li)，陽(yang)光的(de)(de)強度只(zhi)有地球的(de)(de)1/400。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)的(de)(de)軌道參數在(zai)1783年首度被拉普拉斯(si)計(ji)算出(chu)來，但隨(sui)著時間，預測和(he)(he)觀測的(de)(de)位置開始出(chu)現誤(wu)差。在(zai)1841年，英國天(tian)(tian)(tian)文(wen)學家(jia)約(yue)翰(han)·柯西·亞當斯(si)（John Couch Adams）首先提出(chu)誤(wu)差也許可以(yi)歸(gui)結于(yu)一(yi)顆尚未被看(kan)見的(de)(de)行(xing)星(xing)的(de)(de)擾動。在(zai)1845年，法國天(tian)(tian)(tian)文(wen)教(jiao)師勒維(wei)耶（Urbain Le Verrier）開始獨立的(de)(de)進行(xing)天(tian)(tian)(tian)王星(xing)軌道的(de)(de)研究(jiu)，在(zai)1846年9月(yue)23日，德國天(tian)(tian)(tian)文(wen)學家(jia)約(yue)翰(han)·格弗里(li)恩·伽(jia)勒（Johann Gottfried Galle）在(zai)勒維(wei)耶預測位置的(de)(de)附近發現了一(yi)顆新行(xing)星(xing)，稍(shao)后被命名為海王星(xing)。天(tian)(tian)(tian)王星(xing)內部的(de)(de)自(zi)轉周(zhou)期是(shi)17小時又14分，但和(he)(he)所有巨行(xing)星(xing)一(yi)樣，天(tian)(tian)(tian)王星(xing)上部的(de)(de)大(da)氣(qi)層朝(chao)自(zi)轉的(de)(de)方向可以(yi)體驗到非(fei)常強的(de)(de)風。實(shi)際上，在(zai)有些緯(wei)度，像是(shi)從赤道到南極的(de)(de)2/3緯(wei)度上，可以(yi)看(kan)見移動得(de)非(fei)常迅速的(de)(de)大(da)氣(qi)，只(zhi)要14個(ge)小時就能完(wan)整的(de)(de)環繞(rao)行(xing)星(xing)自(zi)轉一(yi)周(zhou)。

從1995至(zhi)(zhi)2006年(nian)，天(tian)王星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)視星(xing)等(deng)在+5.6至(zhi)(zhi)+5.9等(deng)之(zhi)間，勉(mian)強在肉眼可(ke)(ke)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)+6.0等(deng)之(zhi)上，它的(de)(de)(de)(de)(de)角直(zhi)徑(jing)(jing)在3.4至(zhi)(zhi)3.7弧秒(miao)；比(bi)較土星(xing)是16至(zhi)(zhi)20弧秒(miao)，木星(xing)則是32至(zhi)(zhi)45弧秒(miao)。在沖的(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)，天(tian)王星(xing)可(ke)(ke)以用肉眼在黑暗、無光污染的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)空直(zhi)接看(kan)(kan)見(jian)，即使(shi)在城(cheng)市中也能(neng)輕易的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用雙筒(tong)望(wang)遠(yuan)鏡看(kan)(kan)見(jian)。使(shi)用物鏡的(de)(de)(de)(de)(de)口徑(jing)(jing)在15至(zhi)(zhi)25厘(li)米的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)型業余天(tian)文望(wang)遠(yuan)鏡，天(tian)王星(xing)將呈現蒼白(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)深藍色盤狀與明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)周邊(bian)昏暗；口徑(jing)(jing)25厘(li)米或(huo)更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)，云的(de)(de)(de)(de)(de)型態和(he)一些大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)衛星(xing)，像是天(tian)衛三和(he)天(tian)衛四，都有可(ke)(ke)能(neng)看(kan)(kan)見(jian)。 

自轉軸

天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸可以(yi)說是躺在(zai)(zai)(zai)軌(gui)道平(ping)面(mian)(mian)上的(de)(de)(de)，傾斜(xie)的(de)(de)(de)角度高達97.77°，這使得它(ta)的(de)(de)(de)季節(jie)變(bian)化完全不同于(yu)其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)。其(qi)(qi)它(ta)行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸相對于(yu)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)系的(de)(de)(de)軌(gui)道平(ping)面(mian)(mian)都是朝上的(de)(de)(de)，天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)轉(zhuan)動則(ze)(ze)像球一(yi)樣側著滾動。當天(tian)王星(xing)(xing)在(zai)(zai)(zai)至日(ri)前后時，一(yi)個(ge)極(ji)(ji)點(dian)會(hui)(hui)持續(xu)的(de)(de)(de)指(zhi)向(xiang)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)，另(ling)一(yi)個(ge)極(ji)(ji)點(dian)則(ze)(ze)背向(xiang)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)。只有在(zai)(zai)(zai)赤(chi)道附近狹窄的(de)(de)(de)區(qu)域(yu)內可以(yi)體(ti)會(hui)(hui)到(dao)迅速的(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)交替(ti)(ti)，但(dan)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)位置非常的(de)(de)(de)低，有如在(zai)(zai)(zai)地球的(de)(de)(de)極(ji)(ji)區(qu)；其(qi)(qi)余地區(qu)則(ze)(ze)是長(chang)晝(zhou)或長(chang)夜(ye)，沒有日(ri)夜(ye)交替(ti)(ti)。運(yun)行(xing)到(dao)軌(gui)道的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)側時，換成軸的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)極(ji)(ji)指(zhi)向(xiang)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)；每一(yi)個(ge)極(ji)(ji)都會(hui)(hui)有被太(tai)陽(yang)(yang)(yang)持續(xu)的(de)(de)(de)照(zhao)射(she)42年的(de)(de)(de)極(ji)(ji)晝(zhou)，而在(zai)(zai)(zai)另(ling)外(wai)42年則(ze)(ze)處(chu)于(yu)極(ji)(ji)夜(ye)。在(zai)(zai)(zai)接近晝(zhou)夜(ye)平(ping)分點(dian)（分點(dian)）時，太(tai)陽(yang)(yang)(yang)正對著天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)赤(chi)道，天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)日(ri)夜(ye)交替(ti)(ti)會(hui)(hui)和其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)相似，在(zai)(zai)(zai)2007年12月7日(ri)，天(tian)王星(xing)(xing)經過分點(dian)。

物理特性

整體性質

天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)主要(yao)(yao)是由(you)(you)巖(yan)石與各種(zhong)成(cheng)分不同的(de)(de)水冰(bing)物質所組成(cheng)，其組成(cheng)主要(yao)(yao)元素為(wei)(wei)氫(qing)（83%），其次為(wei)(wei)氦（15%）。在許(xu)多(duo)方(fang)面(mian)天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)（海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也是）與大部分都是氣態(tai)(tai)氫(qing)組成(cheng)的(de)(de)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不同，其性(xing)質比較(jiao)接(jie)(jie)近(jin)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)地(di)核部分，而沒有類木(mu)行星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)包圍在外的(de)(de)巨大液(ye)態(tai)(tai)氣體表面(mian)（主要(yao)(yao)是由(you)(you)金屬氫(qing)化(hua)(hua)合物氣體受重力液(ye)化(hua)(hua)形成(cheng)）。天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)并沒有土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)那樣(yang)的(de)(de)巖(yan)石內(nei)核，它(ta)的(de)(de)金屬成(cheng)分是以一種(zhong)比較(jiao)平均(jun)的(de)(de)狀態(tai)(tai)分布在整個(ge)地(di)殼之內(nei)。直接(jie)(jie)以肉眼觀察(cha)，天(tian)(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)表面(mian)呈現洋藍色(se)，這是因為(wei)(wei)它(ta)的(de)(de)甲烷大氣吸收(shou)了(le)大部分的(de)(de)紅色(se)光(guang)譜所導致。

內部結構

天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要是(shi)(shi)(shi)(shi)由巖石與(yu)(yu)(yu)各(ge)種成分(fen)不同(tong)的(de)水冰物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)所組(zu)成，其(qi)組(zu)成主(zhu)要元(yuan)素(su)為氫(qing)（83%），其(qi)次為氦（15%）。在(zai)(zai)許(xu)多方面(mian)天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)（海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)也是(shi)(shi)(shi)(shi)）與(yu)(yu)(yu)大(da)部(bu)分(fen)都(dou)是(shi)(shi)(shi)(shi)氣態(tai)氫(qing)組(zu)成的(de)木星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)不同(tong)，其(qi)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)比較接近木星(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)(yu)(yu)土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)地核部(bu)分(fen)，而沒有類木行星(xing)(xing)(xing)(xing)包圍在(zai)(zai)外的(de)巨(ju)大(da)液態(tai)氣體表(biao)面(mian)（主(zhu)要是(shi)(shi)(shi)(shi)由金屬氫(qing)化合物氣體受重力液化形成）。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)14.5倍(bei)，是(shi)(shi)(shi)(shi)類木行星(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)最小(xiao)的(de)。它的(de)密度是(shi)(shi)(shi)(shi)1.29公克/厘米(mi)3只比土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)高一些，直徑雖然與(yu)(yu)(yu)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)相似（大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)4倍(bei)），但質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)較低。這些數值(zhi)顯(xian)示天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要由各(ge)種各(ge)樣揮發性(xing)(xing)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，例如水、氨和甲烷組(zu)成。天(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)內部(bu)冰的(de)總含(han)量(liang)(liang)(liang)還(huan)不能(neng)精確的(de)知(zhi)道，根(gen)據選擇的(de)模型不同(tong)有不同(tong)的(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)總在(zai)(zai)地球(qiu)(qiu)(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)的(de)9.3至(zhi)13.5倍(bei)之間(jian)。氫(qing)和氦在(zai)(zai)全體中(zhong)只占很小(xiao)的(de)部(bu)分(fen)，大(da)約在(zai)(zai)0.5至(zhi)1.5地球(qiu)(qiu)(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)。剩余的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)（0.5至(zhi)3.7地球(qiu)(qiu)(qiu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)）才是(shi)(shi)(shi)(shi)巖石物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。

天王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準模型結(jie)構包括三個層面：在(zai)中心是(shi)(shi)(shi)(shi)巖石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核(he)，中間是(shi)(shi)(shi)(shi)冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)(di)(di)幔(man)(man)，最外(wai)面是(shi)(shi)(shi)(shi)氫(qing)/氦(hai)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)殼。相較之下核(he)非常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)，只有(you)0.55地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)質量(liang)，半(ban)徑不到天王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20%；地(di)(di)(di)幔(man)(man)則是(shi)(shi)(shi)(shi)個龐然大(da)物，質量(liang)大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)13.4倍；而(er)最外(wai)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)層則相對上(shang)是(shi)(shi)(shi)(shi)不明確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，大(da)約擴展占有(you)剩余20%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)徑，但質量(liang)大(da)約只有(you)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)0.5倍。天王(wang)星核(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度大(da)約是(shi)(shi)(shi)(shi)9g/cm3，在(zai)核(he)和地(di)(di)(di)幔(man)(man)交界處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力是(shi)(shi)(shi)(shi)800萬(wan)巴和大(da)約5000K的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度。冰(bing)地(di)(di)(di)幔(man)(man)實際上(shang)并(bing)不是(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)一般意義上(shang)所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)組(zu)成(cheng)，而(er)是(shi)(shi)(shi)(shi)由(you)水(shui)、氨(an)和其他揮發性物質組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱且稠(chou)密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)體(ti)。這(zhe)些流(liu)體(ti)有(you)高導電性，有(you)時被(bei)稱為水(shui)–氨(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海洋。天王(wang)星和海王(wang)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)塊結(jie)構與木星和土星相當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同，冰(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分多于氣(qi)體(ti)，因此有(you)理由(you)將她(ta)們(men)分開另(ling)成(cheng)一類為冰(bing)巨(ju)星。

上面所(suo)考(kao)慮(lv)的(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)(xing)或多或少都是(shi)(shi)(shi)標準的(de)(de)(de)(de)，但是(shi)(shi)(shi)其他的(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)(xing)也能滿足(zu)觀(guan)測的(de)(de)(de)(de)結果。例如(ru)，如(ru)果大量的(de)(de)(de)(de)氫和(he)巖石混合在(zai)地(di)幔(man)中(zhong)，則冰的(de)(de)(de)(de)總量就(jiu)會(hui)減少，并且相對的(de)(de)(de)(de)巖石和(he)氫的(de)(de)(de)(de)總量就(jiu)會(hui)提高；可(ke)利(li)用(yong)的(de)(de)(de)(de)數據還不足(zu)以讓我門確認哪一種模(mo)型(xing)(xing)才(cai)是(shi)(shi)(shi)正確的(de)(de)(de)(de)。天王星內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)流體結構意味著沒有(you)固體表(biao)(biao)面，氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)(ceng)是(shi)(shi)(shi)逐(zhu)漸轉變成內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)液體層(ceng)(ceng)內(nei)(nei)。但是(shi)(shi)(shi)，為(wei)便(bian)于扁球體的(de)(de)(de)(de)轉動，在(zai)大氣(qi)壓(ya)力達到1巴(ba)之處被定義(yi)和(he)考(kao)慮(lv)為(wei)行(xing)星的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面時，天王星赤(chi)道(dao)半徑(jing)和(he)極半徑(jing)分別是(shi)(shi)(shi)25559±4和(he)24973±20公里。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面將作(zuo)為(wei)這(zhe)篇文章中(zhong)高度的(de)(de)(de)(de)零點(dian)。

內熱

天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)熱(re)看上(shang)去明顯的(de)(de)(de)(de)(de)比其他的(de)(de)(de)(de)(de)類木行(xing)星(xing)(xing)為(wei)(wei)(wei)低，在天(tian)文的(de)(de)(de)(de)(de)項(xiang)目中，它是(shi)低熱(re)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)。仍不(bu)了解天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)內(nei)部的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)(wei)何會如此低，大小(xiao)和(he)成(cheng)分與天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)像是(shi)雙(shuang)胞胎的(de)(de)(de)(de)(de)海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)，放(fang)出(chu)至太(tai)空中的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)是(shi)得(de)自(zi)(zi)太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)2.61倍；相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)(de)，天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)幾乎沒(mei)有多(duo)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)被放(fang)出(chu)。天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)在遠(yuan)紅外(wai)（也(ye)就(jiu)是(shi)熱(re)輻射）的(de)(de)(de)(de)(de)部分釋出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)總能(neng)量(liang)(liang)(liang)是(shi)大氣層(ceng)(ceng)吸收(shou)自(zi)(zi)太(tai)陽能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)1.06±0.08倍。事(shi)實(shi)上(shang)，天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)只有0.042±0.047w/m2，遠(yuan)低于地球內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)0.075w/m2。天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)對(dui)流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)最低溫(wen)(wen)度(du)紀錄(lu)只有49K，使天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)太(tai)陽系溫(wen)(wen)度(du)最低的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)，比海王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)還(huan)要(yao)冷。在天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)被超重質量(liang)(liang)(liang)天(tian)體撞擊而造成(cheng)自(zi)(zi)轉軸極(ji)度(du)傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)撞擊假說中，也(ye)包含了內(nei)熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)失，因此留給(gei)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)一個(ge)內(nei)熱(re)被耗盡的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)心溫(wen)(wen)度(du)。另一種假說認為(wei)(wei)(wei)在天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部上(shang)層(ceng)(ceng)有阻止內(nei)熱(re)傳(chuan)達(da)到(dao)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)障礙層(ceng)(ceng)存在，例如，對(dui)流(liu)(liu)也(ye)許僅(jin)發生在一組(zu)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)之間，也(ye)許禁止熱(re)能(neng)向上(shang)傳(chuan)遞。

海洋

根據旅(lv)行者2號的(de)(de)探(tan)測結果，科學家推測天(tian)王(wang)(wang)星上(shang)(shang)可能(neng)有(you)一個深度(du)(du)達(da)10000公(gong)里、溫度(du)(du)高(gao)達(da)6650℃，由(you)水、硅、鎂、含氮分子(zi)(zi)、碳(tan)氫(qing)化合物及離子(zi)(zi)化物質組成的(de)(de)液(ye)態海(hai)洋(yang)(yang)。由(you)于天(tian)王(wang)(wang)星上(shang)(shang)巨大(da)而(er)沉重的(de)(de)大(da)氣壓力，令分子(zi)(zi)緊靠在一起，使得這高(gao)溫海(hai)洋(yang)(yang)未(wei)能(neng)沸騰及蒸發(fa)。反(fan)過來，正由(you)于海(hai)洋(yang)(yang)的(de)(de)高(gao)溫，恰好(hao)阻擋了高(gao)壓的(de)(de)大(da)氣將海(hai)洋(yang)(yang)壓成固態。海(hai)洋(yang)(yang)從天(tian)王(wang)(wang)星高(gao)溫的(de)(de)內核（高(gao)達(da)6650攝氏(shi)度(du)(du)）一直延伸(shen)到大(da)氣層的(de)(de)底部，覆蓋整個天(tian)王(wang)(wang)星。必須強調的(de)(de)是，這種(zhong)海(hai)洋(yang)(yang)與我們所理解的(de)(de)、地球上(shang)(shang)的(de)(de)海(hai)洋(yang)(yang)完全不同。也(ye)有(you)觀點認為，天(tian)王(wang)(wang)星上(shang)(shang)并不存在這種(zhong)海(hai)洋(yang)(yang)。

液態鉆石

據2015年英國(guo)《每(mei)日郵報(bao)》報(bao)道，科(ke)學(xue)(xue)家(jia)(jia)們在(zai)(zai)(zai)海王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)研究方面(mian)取得進展，海王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)上(shang)或(huo)覆蓋(gai)有大片液(ye)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)海，海面(mian)上(shang)還(huan)漂(piao)浮著類似于(yu)冰(bing)山的(de)(de)(de)(de)、體(ti)(ti)積龐大的(de)(de)(de)(de)固(gu)體(ti)(ti)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)。在(zai)(zai)(zai)進行了一(yi)(yi)系列(lie)實驗之后(hou)，科(ke)學(xue)(xue)家(jia)(jia)得出上(shang)述結論(lun)，并認為這一(yi)(yi)發現可能有助(zhu)于(yu)解釋(shi)(shi)這兩(liang)個星(xing)(xing)(xing)球的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)(xie)奇怪特性。在(zai)(zai)(zai)其中一(yi)(yi)項實驗中，研究人員把鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)放在(zai)(zai)(zai)與海王(wang)星(xing)(xing)(xing)上(shang)一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)環(huan)境之下，檢測鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化。海王(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力為地(di)球零海拔(ba)(ba)的(de)(de)(de)(de)1100萬倍，溫度為5萬攝氏(shi)度。實驗結果顯(xian)示，在(zai)(zai)(zai)壓(ya)力提(ti)高(gao)(gao)至零海拔(ba)(ba)1100萬倍時，鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)變(bian)成(cheng)液(ye)態；之后(hou)再(zai)把溫度提(ti)高(gao)(gao)至5萬攝氏(shi)度后(hou)，部分(fen)液(ye)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)會再(zai)次變(bian)成(cheng)固(gu)體(ti)(ti)。但奇怪的(de)(de)(de)(de)是(shi)，這些(xie)(xie)固(gu)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)會漂(piao)浮在(zai)(zai)(zai)液(ye)態鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)之上(shang)，就像(xiang)是(shi)“鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)冰(bing)山”一(yi)(yi)樣。科(ke)學(xue)(xue)家(jia)(jia)們認為，鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)海洋的(de)(de)(de)(de)說(shuo)法解釋(shi)(shi)了海王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)磁極(ji)傾斜之謎(mi)，這兩(liang)個星(xing)(xing)(xing)球的(de)(de)(de)(de)磁極(ji)偏離地(di)理(li)極(ji)60度左右。此外(wai)，這也解釋(shi)(shi)了為什么海王(wang)星(xing)(xing)(xing)和(he)天(tian)(tian)王(wang)星(xing)(xing)(xing)10%的(de)(de)(de)(de)表面(mian)成(cheng)分(fen)為碳元(yuan)素。

磁場

在(zai)旅行者2號抵(di)達之后，天(tian)王(wang)星(xing)的磁(ci)層從未被測(ce)量(liang)過，因此很自(zi)然的還(huan)保持著神秘。在(zai)1986年之前，因為天(tian)王(wang)星(xing)的自(zi)轉軸就躺在(zai)黃(huang)道上，天(tian)文(wen)學家盼望能根據太陽風測(ce)量(liang)到天(tian)王(wang)星(xing)的磁(ci)場。

旅行(xing)者(zhe)2號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測顯示天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場是奇(qi)特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一是他不(bu)在(zai)行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)何中(zhong)心，再(zai)者(zhe)他相對于自轉軸傾斜59°。事實上(shang)，磁(ci)極(ji)從行(xing)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心偏(pian)離(li)往南極(ji)達(da)到行(xing)星(xing)(xing)半徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/3。這異常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)何關系(xi)導(dao)致一個非常不(bu)對稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)，在(zai)南半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)，磁(ci)場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)低于0.1高(gao)(gao)(gao)斯，而在(zai)北半球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)高(gao)(gao)(gao)達(da)1.1高(gao)(gao)(gao)斯；在(zai)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均(jun)強(qiang)(qiang)度(du)是0.23高(gao)(gao)(gao)斯。與地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場比較，兩(liang)極(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場強(qiang)(qiang)度(du)大(da)約是相等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，并且“磁(ci)赤(chi)道(dao)”大(da)致上(shang)也與物理上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤(chi)道(dao)平行(xing)，天王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶極(ji)矩是地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)50倍(bei)。

海(hai)王(wang)(wang)(wang)星(xing)也有(you)一個(ge)相似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏移和(he)(he)傾斜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，因此有(you)人認為這(zhe)是冰巨(ju)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)共同特(te)點。一種假說認為，不同于類地(di)行(xing)星(xing)和(he)(he)氣體巨(ju)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)是由(you)核心(xin)內部引(yin)發的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，冰巨(ju)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)是由(you)相對于表(biao)面下某一深度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運動引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，例如水–氨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)洋。盡管有(you)這(zhe)樣奇特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)準線(xian)，天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)在(zai)其他方面與一般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)相似：在(zai)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前方，位于23個(ge)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)半徑之(zhi)處(chu)有(you)弓形震(zhen)波，磁(ci)層(ceng)(ceng)頂在(zai)18個(ge)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)半徑處(chu)，充(chong)分發展(zhan)完整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)尾和(he)(he)輻(fu)射帶。綜上所(suo)論，天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)層(ceng)(ceng)結(jie)構不同于木(mu)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)比較像土星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)尾在(zai)天王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)后方延(yan)伸至(zhi)太(tai)空中(zhong)遠達數百(bai)萬公里，并且因為行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉被扭曲而(er)斜向一側，像是拔瓶塞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)長螺(luo)旋桿。

天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)磁層包含帶電粒(li)子(zi)(zi)：質子(zi)(zi)和(he)電子(zi)(zi)，還有少量(liang)的(de)(de)(de)H2+離(li)子(zi)(zi)，未曾偵測到重離(li)子(zi)(zi)。許(xu)多的(de)(de)(de)這(zhe)些微粒(li)可(ke)能(neng)來自大氣(qi)層熱(re)的(de)(de)(de)暈內。離(li)子(zi)(zi)和(he)電子(zi)(zi)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)分別可(ke)以(yi)高達4和(he)1.2百萬電子(zi)(zi)伏特。在(zai)(zai)(zai)磁層內側的(de)(de)(de)低能(neng)量(liang)（低于(yu)100電子(zi)(zi)伏特）離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)密(mi)度大約是(shi)(shi)2厘米-3。微粒(li)的(de)(de)(de)分布受到天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)強(qiang)烈的(de)(de)(de)影響，在(zai)(zai)(zai)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)經(jing)過(guo)之后，磁層內會留下值得(de)注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)空隙(xi)。微粒(li)流量(liang)的(de)(de)(de)強(qiang)度在(zai)(zai)(zai)10萬年的(de)(de)(de)天文學(xue)時間尺度下，足以(yi)造(zao)成衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)變暗或是(shi)(shi)太空風暴。這(zhe)或許(xu)就(jiu)是(shi)(shi)造(zao)成衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)和(he)環均勻一致暗淡(dan)的(de)(de)(de)原因。在(zai)(zai)(zai)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)兩個(ge)磁極(ji)附近(jin)，有相(xiang)對(dui)算是(shi)(shi)高度發達的(de)(de)(de)極(ji)光(guang)，在(zai)(zai)(zai)磁極(ji)的(de)(de)(de)附近(jin)形成明亮的(de)(de)(de)弧。但(dan)是(shi)(shi)，不同于(yu)木(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)，天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)極(ji)光(guang)對(dui)增溫層的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)平衡似乎是(shi)(shi)無(wu)足輕重的(de)(de)(de)。 

大氣

與其(qi)它的(de)(de)氣體巨星(xing)(xing)(xing)，甚至是(shi)與相似的(de)(de)海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)比較，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)大(da)(da)氣層是(shi)非(fei)常平靜的(de)(de)。當(dang)旅行(xing)(xing)者(zhe)2號在1986年飛掠過天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)時，總共觀察到了10個(ge)橫跨(kua)過整個(ge)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)云(yun)帶特征。有人提(ti)出解釋認為(wei)(wei)這種特征是(shi)天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)內熱(re)低(di)于(yu)(yu)其(qi)他(ta)巨大(da)(da)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)結果。在天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)記錄(lu)到的(de)(de)最(zui)低(di)溫(wen)度(du)(du)是(shi)49K，比海王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)還要冷，使天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)成為(wei)(wei)太陽系(xi)溫(wen)度(du)(du)最(zui)低(di)的(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)。雖然在天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)內部(bu)沒(mei)有明確(que)的(de)(de)固體表(biao)面，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)最(zui)外(wai)面的(de)(de)氣體包殼，也就(jiu)是(shi)被稱為(wei)(wei)大(da)(da)氣層的(de)(de)部(bu)分，卻很容易以(yi)遙傳感(gan)(gan)量。遙傳感(gan)(gan)量的(de)(de)能力(li)可(ke)以(yi)從(cong)(cong)1帕(pa)(pa)之(zhi)處(chu)為(wei)(wei)起點向(xiang)(xiang)下深入至300公(gong)里，相當(dang)于(yu)(yu)100帕(pa)(pa)的(de)(de)大(da)(da)氣壓力(li)和(he)320K的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)。稀薄的(de)(de)暈從(cong)(cong)大(da)(da)氣壓力(li)1帕(pa)(pa)的(de)(de)表(biao)面向(xiang)(xiang)外(wai)延伸擴展至半徑兩倍之(zhi)處(chu)，天(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)大(da)(da)氣層可(ke)以(yi)分為(wei)(wei)三層：對(dui)流層，從(cong)(cong)高度(du)(du)300至50公(gong)里，大(da)(da)氣壓100帕(pa)(pa)至0.1帕(pa)(pa)；平流層（同溫(wen)層），高度(du)(du)50至4000公(gong)里，大(da)(da)氣壓力(li)0.1帕(pa)(pa)至10-1?帕(pa)(pa)；熱(re)層（增(zeng)溫(wen)層或暈），從(cong)(cong)4000公(gong)里向(xiang)(xiang)上延伸至距離表(biao)面50,000公(gong)里處(chu)。沒(mei)有中間層和(he)散(san)逸層。

天(tian)王星(xing)(xing)大氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)和(he)(he)(he)天(tian)王星(xing)(xing)整(zheng)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)不同，主(zhu)要是(shi)(shi)氫分(fen)子(zi)和(he)(he)(he)氦(hai)。氦(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾(er)(er)分(fen)數(shu)，這是(shi)(shi)每摩(mo)爾(er)(er)中(zhong)所(suo)含有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氦(hai)原(yuan)子(zi)數(shu)量(liang)(liang)(liang)(liang)，是(shi)(shi)0.15±0.03；在(zai)(zai)對流(liu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)，相當于(yu)(yu)0.26±0.05質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)百(bai)分(fen)比。這個數(shu)值很接(jie)近0.275±0.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)恒星(xing)(xing)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)百(bai)分(fen)比。顯示(shi)在(zai)(zai)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨星(xing)(xing)中(zhong)，氦(hai)在(zai)(zai)行星(xing)(xing)中(zhong)是(shi)(shi)不穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)，含量(liang)(liang)(liang)(liang)占(zhan)第三位的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)（CH?）。甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)在(zai)(zai)可見和(he)(he)(he)近紅外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸收帶為(wei)天(tian)王星(xing)(xing)制造了明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藍(lan)綠或深藍(lan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色。在(zai)(zai)大氣(qi)壓力1.3帕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)云(yun)頂之下，甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)在(zai)(zai)大氣(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾(er)(er)分(fen)數(shu)是(shi)(shi)2.3%，這個量(liang)(liang)(liang)(liang)大約是(shi)(shi)太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)20至30倍(bei)。混(hun)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比率在(zai)(zai)大氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)由于(yu)(yu)極端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)，降低了飽(bao)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)平并且造成(cheng)(cheng)多余(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)結冰。對低揮發性物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)豐富度(du)，像(xiang)是(shi)(shi)氨、水(shui)和(he)(he)(he)硫化(hua)氫，在(zai)(zai)大氣(qi)層(ceng)(ceng)深處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)所(suo)知有限，但是(shi)(shi)大概也(ye)(ye)會高于(yu)(yu)太(tai)陽內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)。除(chu)甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)之外，在(zai)(zai)天(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)大氣(qi)層(ceng)(ceng)中(zhong)可以追蹤(zong)到各(ge)種各(ge)樣(yang)微量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)氫化(hua)合(he)物(wu)，被認為(wei)是(shi)(shi)太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)外線(xian)輻射導致甲(jia)(jia)(jia)烷(wan)光(guang)解產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。包括乙(yi)(yi)烷(wan)（C?H?）、乙(yi)(yi)炔（C?H?）、甲(jia)(jia)(jia)基乙(yi)(yi)炔（CH?C?H）、聯乙(yi)(yi)炔（C?HC?H）。光(guang)譜也(ye)(ye)揭露了水(shui)蒸(zheng)汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蹤(zong)影(ying)，一氧化(hua)碳(tan)和(he)(he)(he)二氧化(hua)碳(tan)在(zai)(zai)大氣(qi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)，但可能只是(shi)(shi)來(lai)自于(yu)(yu)彗星(xing)(xing)和(he)(he)(he)其(qi)他外部天(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)落(luo)塵。

對流層

對流(liu)(liu)層(ceng)是(shi)大氣層(ceng)最(zui)低和(he)(he)密度(du)(du)最(zui)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)部(bu)分，溫(wen)度(du)(du)隨著高(gao)(gao)度(du)(du)增加而降(jiang)低，溫(wen)度(du)(du)從(cong)有(you)名無實的(de)(de)(de)底部(bu)大約320K，300公里(li)，降(jiang)低至(zhi)(zhi)(zhi)53K，高(gao)(gao)度(du)(du)50公里(li)。在對流(liu)(liu)層(ceng)頂實際的(de)(de)(de)最(zui)低溫(wen)度(du)(du)在49至(zhi)(zhi)(zhi)57K，依在行星上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)度(du)(du)來決(jue)定。對流(liu)(liu)層(ceng)頂是(shi)行星的(de)(de)(de)上(shang)升暖(nuan)氣流(liu)(liu)輻(fu)射遠紅外線(xian)最(zui)主要的(de)(de)(de)區域，由此處測(ce)量到(dao)(dao)的(de)(de)(de)有(you)效溫(wen)度(du)(du)是(shi)59.1±0.3K。對流(liu)(liu)層(ceng)應該(gai)還有(you)高(gao)(gao)度(du)(du)復雜的(de)(de)(de)云(yun)系結構，水云(yun)被(bei)假(jia)設在大氣壓力(li)50至(zhi)(zhi)(zhi)100帕，氨(an)氫硫(liu)化(hua)物云(yun)在20至(zhi)(zhi)(zhi)40帕的(de)(de)(de)壓力(li)范圍內，氨(an)或氫硫(liu)化(hua)物云(yun)在3和(he)(he)10帕，最(zui)后是(shi)直接偵測(ce)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)甲烷云(yun)在1至(zhi)(zhi)(zhi)2帕。對流(liu)(liu)層(ceng)是(shi)大氣層(ceng)內非常活躍的(de)(de)(de)部(bu)分，表現出強風、亮云(yun)和(he)(he)季節性的(de)(de)(de)變化(hua)。

平流層

天王(wang)星大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)中層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)(shi)平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)，此(ci)處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度逐漸增加，從對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)頂的(de)(de)(de)(de)(de)53K上(shang)(shang)升至增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)底的(de)(de)(de)(de)(de)800至850K。平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)來自甲(jia)烷(wan)和其他(ta)碳氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)吸收的(de)(de)(de)(de)(de)太陽紫外(wai)線和紅(hong)外(wai)線輻射，大(da)氣(qi)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)這種形式是(shi)(shi)甲(jia)烷(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)光解造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)。來自增溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)也許也值得(de)注意(yi)。碳氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)相(xiang)對(dui)(dui)來說只是(shi)(shi)很窄的(de)(de)(de)(de)(de)一層(ceng)(ceng)(ceng)，高(gao)度在(zai)(zai)100至280公里，相(xiang)對(dui)(dui)于(yu)氣(qi)壓是(shi)(shi)10微帕至0.1微帕，溫(wen)度在(zai)(zai)75K和170K之(zhi)(zhi)間。含量(liang)最多的(de)(de)(de)(de)(de)碳氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)是(shi)(shi)乙炔(gui)和乙烷(wan)，相(xiang)對(dui)(dui)于(yu)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)比率是(shi)(shi)×10?，與甲(jia)烷(wan)和一氧化(hua)(hua)(hua)碳在(zai)(zai)這個高(gao)度上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)比率相(xiang)似(si)。更重的(de)(de)(de)(de)(de)碳氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)、二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳和水(shui)蒸氣(qi)，在(zai)(zai)混(hun)合(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)比率上(shang)(shang)還要低(di)(di)三(san)個數量(liang)級(ji)。乙烷(wan)和乙炔(gui)在(zai)(zai)平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)內溫(wen)度和高(gao)度較低(di)(di)處(chu)與對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)頂傾向于(yu)凝聚(ju)而形成(cheng)數層(ceng)(ceng)(ceng)陰霾的(de)(de)(de)(de)(de)云層(ceng)(ceng)(ceng)，那(nei)些也可能(neng)被視為出天王(wang)星上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)云帶。然而，碳氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)集中在(zai)(zai)在(zai)(zai)天王(wang)星平(ping)流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)陰霾之(zhi)(zhi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度比其他(ta)類木(mu)行星的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度要低(di)(di)是(shi)(shi)值得(de)注意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)。

熱層

天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大氣層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)最外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（增(zeng)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或暈），有著(zhu)均(jun)勻一致的(de)(de)(de)溫度(du)，大約在800至(zhi)850K。仍不(bu)了解是何種熱源(yuan)支撐著(zhu)如此(ci)的(de)(de)(de)高(gao)溫，雖然低(di)效(xiao)率的(de)(de)(de)冷卻作(zuo)用和(he)平(ping)流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)碳(tan)氫化(hua)合物也能(neng)(neng)貢獻一些能(neng)(neng)源(yuan)，但(dan)即使是太陽的(de)(de)(de)遠紫(zi)外線和(he)超(chao)紫(zi)外線輻射，或是極(ji)光(guang)活(huo)動都不(bu)足以(yi)(yi)提供所需的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)。除此(ci)之外，氫分子和(he)增(zeng)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與暈擁有大比例(li)的(de)(de)(de)自(zi)由氫原(yuan)子，她們的(de)(de)(de)低(di)分子量(liang)(liang)和(he)高(gao)溫可(ke)以(yi)(yi)解釋為何暈可(ke)以(yi)(yi)從行星(xing)(xing)(xing)(xing)擴展至(zhi)50000公(gong)里，天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)半徑(jing)的(de)(de)(de)倆倍遠。這(zhe)個(ge)延伸的(de)(de)(de)暈是天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)一個(ge)獨特的(de)(de)(de)特點。他的(de)(de)(de)作(zuo)用包括阻尼環繞天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)小顆(ke)粒，導致一些天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)環中(zhong)塵粒的(de)(de)(de)耗損。天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)增(zeng)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)平(ping)流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)上層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對應著(zhu)天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)電(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。觀測顯示電(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)占據2000至(zhi)10000公(gong)里的(de)(de)(de)高(gao)度(du)。天王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)電(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)比土星(xing)(xing)(xing)(xing)或海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)高(gao)，這(zhe)可(ke)能(neng)(neng)肇因于碳(tan)氫化(hua)合物在平(ping)流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)低(di)處的(de)(de)(de)集中(zhong)。電(dian)離層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是承(cheng)受(shou)太陽紫(zi)外線輻射的(de)(de)(de)主要區(qu)域，它的(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(mu)星(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)土星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)明顯和(he)重大。 

氣候

在紫外線與可見光(guang)波段下與其他(ta)的(de)氣(qi)體巨(ju)星(xing)，甚至是(shi)與相似(si)的(de)海王(wang)(wang)星(xing)比較，天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)大氣(qi)層是(shi)非常平靜的(de)。當旅(lv)行(xing)者(zhe)2號在1986年飛掠過(guo)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)時，總共觀(guan)察到(dao)了10個(ge)橫跨(kua)過(guo)整個(ge)行(xing)星(xing)的(de)云帶特(te)征。有人提出解釋認為(wei)這種特(te)征是(shi)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)的(de)內熱低(di)于其他(ta)巨(ju)大行(xing)星(xing)的(de)結果。記(ji)錄到(dao)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)對流(liu)層頂的(de)最(zui)(zui)低(di)溫度(du)是(shi)49K，比海王(wang)(wang)星(xing)還(huan)要冷，使天(tian)王(wang)(wang)星(xing)成為(wei)太陽系溫度(du)最(zui)(zui)低(di)的(de)行(xing)星(xing)（原來(lai)九(jiu)大行(xing)星(xing)中溫度(du)最(zui)(zui)低(di)的(de)冥王(wang)(wang)星(xing)已不再(zai)是(shi)行(xing)星(xing)）。

帶狀云

在(zai)1986年，旅(lv)行(xing)者2號發現(xian)可見(jian)的(de)(de)(de)天(tian)王星(xing)南(nan)半球(qiu)可以(yi)被(bei)細分成兩個區(qu)(qu)域：明亮的(de)(de)(de)極(ji)區(qu)(qu)和暗淡的(de)(de)(de)赤(chi)道(dao)帶(dai)(dai)狀(zhuang)區(qu)(qu)。兩這區(qu)(qu)的(de)(de)(de)分界大(da)約在(zai)緯(wei)度-45°的(de)(de)(de)附(fu)近。一(yi)條跨越在(zai)-45°至-50°之間(jian)的(de)(de)(de)狹窄帶(dai)(dai)狀(zhuang)物是在(zai)行(xing)星(xing)表面(mian)上能(neng)夠看見(jian)的(de)(de)(de)最亮的(de)(de)(de)大(da)特(te)征，被(bei)稱為南(nan)半球(qiu)的(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”。極(ji)冠(guan)和衣(yi)領(ling)被(bei)認為是甲烷云密集的(de)(de)(de)區(qu)(qu)域，位置在(zai)大(da)氣壓力(li)1.3至2帕的(de)(de)(de)高度。很(hen)不幸的(de)(de)(de)是，旅(lv)行(xing)者2號抵(di)達時正是盛夏，而(er)且觀(guan)察(cha)不到(dao)(dao)北半球(qiu)的(de)(de)(de)部分。不過(guo)，從21世紀開(kai)始之際，北半球(qiu)的(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”和極(ji)區(qu)(qu)就可以(yi)被(bei)哈勃太(tai)空望遠鏡和凱(kai)克望遠鏡觀(guan)測到(dao)(dao)。結(jie)果，天(tian)王星(xing)看起來是不對稱的(de)(de)(de)：靠近南(nan)極(ji)是明亮的(de)(de)(de)，從南(nan)半球(qiu)的(de)(de)(de)“衣(yi)領(ling)”以(yi)北都是一(yi)樣的(de)(de)(de)黑暗。天(tian)王星(xing)上之后可能(neng)出現(xian)的(de)(de)(de)季節變(bian)化，將會(hui)被(bei)詳細的(de)(de)(de)討論。天(tian)王星(xing)可以(yi)觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)緯(wei)度結(jie)構和木星(xing)與土星(xing)是不同(tong)的(de)(de)(de)，它們展現(xian)出許多條狹窄但色彩豐富(fu)的(de)(de)(de)帶(dai)(dai)狀(zhuang)結(jie)構。

1990年(nian)代的(de)(de)(de)高(gao)分(fen)辨率成像(xiang)觀(guan)測表明(ming)，亮(liang)云特征的(de)(de)(de)數(shu)量有(you)(you)著(zhu)(zhu)(zhu)明(ming)顯的(de)(de)(de)增長。它們多(duo)數(shu)都(dou)出(chu)現于北半球(qiu)開始成為(wei)可以看(kan)見的(de)(de)(de)區域。早期的(de)(de)(de)解釋—認為(wei)是亮(liang)云在(zai)行星黑暗的(de)(de)(de)部分(fen)比較(jiao)容易(yi)被(bei)分(fen)辨出(chu)來，而在(zai)南(nan)半球(qiu)則被(bei)明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)“衣領”掩蓋掉—被(bei)證明(ming)是錯誤的(de)(de)(de)，實際上特征數(shu)量已(yi)確實顯著(zhu)(zhu)(zhu)增加。不過，兩個半球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云是有(you)(you)區別的(de)(de)(de)，北半球(qiu)的(de)(de)(de)亮(liang)云較(jiao)小、較(jiao)尖銳和(he)較(jiao)明(ming)亮(liang)。它們看(kan)上去都(dou)躺在(zai)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)高(gao)度。亮(liang)云的(de)(de)(de)生命期有(you)(you)著(zhu)(zhu)(zhu)極大的(de)(de)(de)差異(yi)，一(yi)些小的(de)(de)(de)只有(you)(you)幾小時(shi)，而南(nan)半球(qiu)至少有(you)(you)一(yi)個從(cong)旅行者飛掠過后仍一(yi)直存在(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)。最(zui)近的(de)(de)(de)觀(guan)察也發現，雖然(ran)天王(wang)星的(de)(de)(de)氣候較(jiao)為(wei)平靜，但(dan)天王(wang)星的(de)(de)(de)亮(liang)云有(you)(you)許多(duo)特性與海王(wang)星相同。

風速

追(zhui)蹤(zong)這些有特征的(de)(de)(de)(de)亮云，可以測量出天王星(xing)對流層上方的(de)(de)(de)(de)風(feng)是(shi)如何在極區咆哮。在赤(chi)道的(de)(de)(de)(de)風(feng)是(shi)退行的(de)(de)(de)(de)，意味著它(ta)們吹(chui)的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)與(yu)自轉(zhuan)的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)相反，它(ta)們的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)從(cong)?100至?50米/秒(miao)(miao)。風(feng)速(su)(su)(su)隨著遠離赤(chi)道的(de)(de)(de)(de)距離而增(zeng)加，大約在緯度(du)±20°靜(jing)止不動(dong)，這兒也是(shi)對流層溫度(du)最低之處。再往(wang)極區移動(dong)，風(feng)向(xiang)也轉(zhuan)成與(yu)行星(xing)自轉(zhuan)的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)一致，風(feng)速(su)(su)(su)則持續(xu)增(zeng)加，在北(bei)緯60°處達到(dao)最大值(zhi)，然(ran)后下(xia)降至極區減弱為0。在南緯40°附近，風(feng)速(su)(su)(su)從(cong)150到(dao)200米/秒(miao)(miao)，因為“衣(yi)領”蓋過了(le)所有平行的(de)(de)(de)(de)亮云，無法(fa)測量從(cong)哪兒到(dao)南極之間的(de)(de)(de)(de)風(feng)速(su)(su)(su)。與(yu)北(bei)半球對照，風(feng)速(su)(su)(su)在緯度(du)+50°達到(dao)最大值(zhi)，速(su)(su)(su)度(du)高(gao)達240米/秒(miao)(miao)。

季節變化

2004年(nian)(nian)(nian)3月(yue)到5月(yue)這一(yi)短暫期間，很(hen)多片(pian)大(da)塊亮云出(chu)現天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)里(li)，這讓天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)著類似(si)(si)海(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀。觀察到229米/秒（824公(gong)里(li)/時）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)表風速，和(he)被(bei)稱為(wei)“7月(yue)4日煙火”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雷(lei)雨(yu)風暴。2006年(nian)(nian)(nian)8月(yue)23日，科羅拉多州博爾(er)德(de)市太空科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院(yuan)和(he)威斯康(kang)辛大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)員觀察到天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)表面有(you)一(yi)個(ge)(ge)大(da)黑(hei)斑，讓天(tian)文學(xue)(xue)家對(dui)(dui)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動有(you)更多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)了(le)(le)解(jie)。雖然(ran)為(wei)何(he)這突如其(qi)來活(huo)動暴漲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)生原因仍未被(bei)研究(jiu)員所(suo)明(ming)了(le)(le)，但是它呈現了(le)(le)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)極度(du)(du)傾(qing)斜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉(zhuan)軸所(suo)帶來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)季(ji)(ji)節性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)候(hou)變(bian)化(hua)(hua)。要(yao)確認(ren)這種季(ji)(ji)節變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本質是很(hen)困難的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因為(wei)對(dui)(dui)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)堪(kan)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察數(shu)據仍少于(yu)(yu)84年(nian)(nian)(nian)，也(ye)就(jiu)是一(yi)個(ge)(ge)完整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)(nian)。雖然(ran)已(yi)經有(you)了(le)(le)一(yi)定數(shu)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現，光度(du)(du)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測(ce)(ce)已(yi)經累積了(le)(le)半個(ge)(ge)天(tian)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)年(nian)(nian)(nian)（從(cong)1950年(nian)(nian)(nian)代(dai)起算），在(zai)兩個(ge)(ge)光譜(pu)帶上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光度(du)(du)變(bian)化(hua)(hua)已(yi)經呈現了(le)(le)規律性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)，最大(da)值(zhi)出(chu)現于(yu)(yu)至點(dian)，最小值(zhi)出(chu)現于(yu)(yu)晝夜平分(fen)點(dian)。從(cong)1960年(nian)(nian)(nian)開始的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微波觀測(ce)(ce)，深入(ru)對(dui)(dui)流層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部(bu)，也(ye)得(de)到相似(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)周期變(bian)化(hua)(hua)，最大(da)值(zhi)也(ye)在(zai)至點(dian)。從(cong)20世(shi)紀70年(nian)(nian)(nian)代(dai)開始對(dui)(dui)平流層(ceng)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)測(ce)(ce)量也(ye)顯示最大(da)值(zhi)出(chu)現于(yu)(yu)1986年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至日附(fu)近。多數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)相信與(yu)可觀察到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾何(he)變(bian)化(hua)(hua)相關。

然而，有某些理由相(xiang)信天(tian)王(wang)星(xing)物理性的(de)(de)(de)季節變(bian)(bian)化(hua)也在(zai)(zai)發生(sheng)。當南極(ji)(ji)區域變(bian)(bian)得明亮(liang)(liang)時(shi)，北(bei)(bei)極(ji)(ji)相(xiang)對的(de)(de)(de)呈(cheng)現(xian)黑暗(an)，這與上述概要性的(de)(de)(de)季節變(bian)(bian)化(hua)模型是不(bu)符合的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)1944年抵達(da)北(bei)(bei)半(ban)球的(de)(de)(de)至(zhi)點(dian)之前(qian)，天(tian)王(wang)星(xing)亮(liang)(liang)度急遽提(ti)升，顯(xian)示北(bei)(bei)極(ji)(ji)不(bu)是永遠(yuan)(yuan)黑暗(an)的(de)(de)(de)。這個現(xian)象意味著可(ke)以看(kan)見的(de)(de)(de)極(ji)(ji)區在(zai)(zai)至(zhi)日之前(qian)開(kai)始(shi)變(bian)(bian)亮(liang)(liang)，并且在(zai)(zai)晝夜平分點(dian)之后開(kai)始(shi)變(bian)(bian)暗(an)。詳(xiang)細的(de)(de)(de)分析可(ke)見光(guang)和(he)微波的(de)(de)(de)資料，顯(xian)示亮(liang)(liang)度的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)周期(qi)在(zai)(zai)至(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)附(fu)近不(bu)是完全(quan)的(de)(de)(de)對稱，這也顯(xian)示出在(zai)(zai)子午圈上反照率變(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)模式。最(zui)后，在(zai)(zai)20世紀(ji)90年代，在(zai)(zai)天(tian)王(wang)星(xing)離開(kai)至(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)時(shi)期(qi)，哈柏太空(kong)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡和(he)地基的(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡顯(xian)示南極(ji)(ji)冠出現(xian)可(ke)以察覺的(de)(de)(de)變(bian)(bian)暗(an)（南半(ban)球的(de)(de)(de)“衣領”除外，它依(yi)然明亮(liang)(liang)），同時(shi)，北(bei)(bei)半(ban)球的(de)(de)(de)活(huo)動(dong)也證實是增(zeng)強(qiang)了(le)，例如云層的(de)(de)(de)形成(cheng)和(he)更(geng)強(qiang)的(de)(de)(de)風，支(zhi)持期(qi)望(wang)的(de)(de)(de)亮(liang)(liang)度增(zeng)加應該很快就會(hui)開(kai)始(shi)。

天(tian)(tian)王星(xing)(xing)物理(li)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)機制還不是很清楚，在(zai)接近至點，天(tian)(tian)王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)一個(ge)(ge)半(ban)球沐浴(yu)在(zai)陽光之下，另一個(ge)(ge)半(ban)球則(ze)對向幽暗(an)的(de)(de)(de)深空。受光半(ban)球的(de)(de)(de)明(ming)亮曾被認為是對流(liu)(liu)層里來(lai)自(zi)甲(jia)烷(wan)云與陰霾層局部增厚的(de)(de)(de)結果。在(zai)緯度-45°的(de)(de)(de)明(ming)亮“衣領”也與甲(jia)烷(wan)云有所關聯。在(zai)南半(ban)球極(ji)區(qu)的(de)(de)(de)其(qi)他變(bian)化(hua)(hua)，也可(ke)以用低層云的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)來(lai)解(jie)釋。來(lai)自(zi)天(tian)(tian)王星(xing)(xing)微(wei)波發(fa)射(she)譜線上(shang)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)，或許是在(zai)對流(liu)(liu)層深處(chu)的(de)(de)(de)循環(huan)變(bian)化(hua)(hua)造成的(de)(de)(de)，因為厚實的(de)(de)(de)極(ji)區(qu)云層和霧(wu)霾可(ke)能會阻礙對流(liu)(liu)。天(tian)(tian)王星(xing)(xing)春天(tian)(tian)和秋天(tian)(tian)的(de)(de)(de)晝夜平分點即將(jiang)來(lai)臨，動力(li)學上(shang)的(de)(de)(de)改(gai)變(bian)和對流(liu)(liu)可(ke)能會再發(fa)生。

在1986年(nian)，旅行(xing)者2號飛(fei)掠時，天王(wang)星的(de)南極(ji)(ji)幾乎正對著太(tai)陽。標記(ji)這個(ge)極(ji)(ji)是(shi)南極(ji)(ji)是(shi)基于國際天文聯合會(hui)的(de)定(ding)義(yi)(yi)：行(xing)星或衛(wei)星的(de)北(bei)極(ji)(ji)，是(shi)指向太(tai)陽系(xi)不(bu)變平面(mian)的(de)上方（不(bu)是(shi)由自轉(zhuan)的(de)方向來決定(ding)）。但是(shi)，仍然(ran)有(you)不(bu)同的(de)協定(ding)被使用著：一個(ge)天體依據右手(shou)定(ding)則(ze)所定(ding)義(yi)(yi)的(de)自轉(zhuan)方向來決定(ding)北(bei)極(ji)(ji)和南極(ji)(ji)。根據后者的(de)坐標系(xi)，1986年(nian)在陽光(guang)下(xia)的(de)極(ji)(ji)則(ze)是(shi)北(bei)極(ji)(ji)。

行星環

天王(wang)星有一個(ge)暗淡(dan)的(de)(de)(de)行星環(huan)(huan)(huan)系統(tong)，由直徑(jing)約十米的(de)(de)(de)黑暗粒狀(zhuang)物(wu)(wu)組成(cheng)。這是(shi)繼土星環(huan)(huan)(huan)之(zhi)后(hou)，在太(tai)陽系內發現的(de)(de)(de)第二(er)個(ge)環(huan)(huan)(huan)系統(tong)。天王(wang)星環(huan)(huan)(huan)包含(han)13個(ge)已命名的(de)(de)(de)小環(huan)(huan)(huan)，其中最明(ming)亮的(de)(de)(de)是(shi)ε環(huan)(huan)(huan)（Epsilon），其他(ta)的(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)都非常(chang)黯淡(dan)。天王(wang)星的(de)(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)像木星的(de)(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)一樣暗，但(dan)又像土星的(de)(de)(de)光環(huan)(huan)(huan)那樣有相當大的(de)(de)(de)直徑(jing)。天王(wang)星環(huan)(huan)(huan)被(bei)(bei)認為(wei)是(shi)相當年輕的(de)(de)(de)，在圓(yuan)環(huan)(huan)(huan)周(zhou)圍的(de)(de)(de)空隙(xi)和不(bu)透明(ming)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)區別，暗示(shi)她們不(bu)是(shi)與(yu)天王(wang)星同時形成(cheng)的(de)(de)(de)，環(huan)(huan)(huan)中的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質可能來(lai)自被(bei)(bei)高速撞擊或(huo)潮汐力(li)粉碎的(de)(de)(de)衛(wei)星。而(er)最外面的(de)(de)(de)第5個(ge)環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)大部(bu)分(fen)是(shi)直徑(jing)為(wei)幾(ji)米到幾(ji)十米的(de)(de)(de)冰塊。除此之(zhi)外，天王(wang)星可能還存在著大量的(de)(de)(de)窄環(huan)(huan)(huan)，寬度僅有50米，單環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)反射(she)率非常(chang)低。

天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)環的(de)發(fa)現日(ri)期是1977年(nian)(nian)(nian)3月10日(ri)，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和(he)Douglas J.Mink使(shi)用柯伊伯機載天(tian)(tian)(tian)文臺(tai)觀(guan)測(ce)(ce)時。這個(ge)發(fa)現是很(hen)意外(wai)的(de)，他(ta)們原本的(de)計(ji)劃是觀(guan)測(ce)(ce)天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)掩蔽SAO158687以研(yan)究天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)的(de)大氣層(ceng)。然而(er)，當他(ta)們分(fen)析觀(guan)測(ce)(ce)的(de)資料時，發(fa)現行(xing)星(xing)遮掩的(de)前(qian)后(hou)，這顆恒星(xing)都曾(ceng)經短暫的(de)消失了五(wu)次。他(ta)們認為，必須(xu)有個(ge)環系統圍繞著行(xing)星(xing)才(cai)能解釋。后(hou)來他(ta)們又偵(zhen)測(ce)(ce)到(dao)四(si)個(ge)額外(wai)的(de)環。旅行(xing)者(zhe)2號(hao)在1986年(nian)(nian)(nian)飛(fei)掠過天(tian)(tian)(tian)王(wang)(wang)(wang)星(xing)時，直(zhi)接看見了這些環。旅行(xing)者(zhe)2號(hao)也發(fa)現了兩圈新的(de)光環，使(shi)環的(de)數(shu)量增(zeng)加到(dao)11圈（不包括2003年(nian)(nian)(nian)發(fa)現的(de)）。

在(zai)2005年12月，哈勃太空望遠鏡偵測到(dao)一(yi)對早先(xian)未曾(ceng)發(fa)現的(de)(de)(de)(de)藍色圓(yuan)環(huan)。最外圍的(de)(de)(de)(de)一(yi)圈與天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)距離比早先(xian)知道(dao)的(de)(de)(de)(de)環(huan)遠了兩(liang)倍(bei)，因(yin)(yin)此新(xin)(xin)發(fa)現的(de)(de)(de)(de)環(huan)被稱(cheng)為環(huan)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)外環(huan)，使天(tian)王(wang)星環(huan)的(de)(de)(de)(de)數量增加到(dao)13圈。哈柏同(tong)時也發(fa)現了兩(liang)顆新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)小衛星，其(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)天(tian)衛二(er)十六還(huan)與最外面的(de)(de)(de)(de)μ環(huan)共享軌道(dao)。在(zai)2006年4月，凱克天(tian)文臺(tai)公布的(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)環(huan)影像中(zhong)，外環(huan)的(de)(de)(de)(de)一(yi)圈是(shi)(shi)藍色的(de)(de)(de)(de)，另一(yi)圈則是(shi)(shi)紅色的(de)(de)(de)(de)。關于(yu)外環(huan)顏色是(shi)(shi)藍色的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)假說是(shi)(shi)，它由來(lai)自天(tian)衛二(er)十六的(de)(de)(de)(de)細小冰微(wei)粒組成，因(yin)(yin)此能(neng)散(san)射足夠多(duo)的(de)(de)(de)(de)藍光。天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)(de)內環(huan)看起(qi)來(lai)是(shi)(shi)呈(cheng)灰色的(de)(de)(de)(de)。

衛星

天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)有27顆已知(zhi)天(tian)(tian)(tian)(tian)然的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)，這(zhe)些(xie)(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱都出自威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·莎士比亞和(he)(he)亞歷山大(da)(da)·波普的(de)(de)(de)歌劇中(zhong)的(de)(de)(de)人物。五(wu)顆主要衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)名(ming)(ming)稱是(shi)(shi)(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)（Miranda）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)（Ariel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)（Umbriel）、天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)（Tatania）和(he)(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四（Obeon）。天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)和(he)(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)四是(shi)(shi)(shi)威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·赫(he)(he)歇爾(er)(er)在(zai)1787年(nian)3月(yue)13日發現的(de)(de)(de)第一(yi)(yi)(yi)(yi)顆和(he)(he)第二(er)(er)顆天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)和(he)(he)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)是(shi)(shi)(shi)在(zai)1851年(nian)被威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·拉塞爾(er)(er)發現的(de)(de)(de)。但(dan)(dan)直到1852年(nian)，威(wei)(wei)廉(lian)(lian)·赫(he)(he)歇爾(er)(er)的(de)(de)(de)兒子約(yue)翰·赫(he)(he)歇爾(er)(er)才為(wei)這(zhe)四顆衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)命(ming)名(ming)(ming)。1948年(nian)，杰拉德·柯伊伯發現第五(wu)顆衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)。天(tian)(tian)(tian)(tian)王星(xing)(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量是(shi)(shi)(shi)氣態巨星(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)最少的(de)(de)(de)，五(wu)顆主要衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)總質(zhi)(zhi)量還不到海衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)半。最大(da)(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三(san)半徑只(zhi)有788.9公里(li)，還不到月(yue)球(qiu)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)半，但(dan)(dan)是(shi)(shi)(shi)比土(tu)星(xing)(xing)(xing)(xing)第二(er)(er)大(da)(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)土(tu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)五(wu)（Rhea）稍大(da)(da)些(xie)(xie)。這(zhe)些(xie)(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)反照率相對(dui)也(ye)較低(di)，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)約(yue)為(wei)0.2，天(tian)(tian)(tian)(tian)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)約(yue)為(wei)0.35（在(zai)綠色光譜上(shang)）。這(zhe)些(xie)(xie)衛(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)由冰(bing)和(he)(he)巖(yan)石(shi)組(zu)成，大(da)(da)約(yue)是(shi)(shi)(shi)50%的(de)(de)(de)冰(bing)和(he)(he)50%的(de)(de)(de)巖(yan)石(shi)，冰(bing)也(ye)許包(bao)含(han)氨和(he)(he)二(er)(er)氧化碳。

在(zai)較大(da)的(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)中，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)一(yi)有著最(zui)年輕的(de)(de)(de)表面(mian)，上面(mian)只有少許(xu)的(de)(de)(de)隕(yun)石坑，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)二看起來是最(zui)古老的(de)(de)(de)。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)五擁有深達(da)20公里的(de)(de)(de)斷(duan)層(ceng)峽谷，梯田狀的(de)(de)(de)層(ceng)次(ci)和混(hun)(hun)亂的(de)(de)(de)變(bian)化，形(xing)(xing)成(cheng)令人混(hun)(hun)淆(xiao)的(de)(de)(de)表面(mian)年齡和特征。天(tian)(tian)(tian)衛(wei)五過去的(de)(de)(de)地(di)質活動被(bei)認為是在(zai)某(mou)段時候當其軌(gui)道(dao)比當前(qian)更偏心時受到潮汐加(jia)熱的(de)(de)(de)影響，偏心的(de)(de)(de)原因大(da)概是跟(gen)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)二軌(gui)道(dao)共(gong)(gong)振（過去與當今3:1比例(li)）的(de)(de)(de)結果(guo)。與地(di)幔(man)上涌并擠(ji)入相關的(de)(de)(de)外部加(jia)工很可能是天(tian)(tian)(tian)衛(wei)五上如同(tong)“賽馬(ma)場”形(xing)(xing)狀的(de)(de)(de)冕狀物（詳(xiang)見(jian)金(jin)星(xing)冕狀物）的(de)(de)(de)起源。同(tong)樣的(de)(de)(de)，天(tian)(tian)(tian)衛(wei)一(yi)被(bei)認為曾(ceng)經處于與天(tian)(tian)(tian)衛(wei)三4:1軌(gui)道(dao)共(gong)(gong)振的(de)(de)(de)位置。旅行者2號探測器(qi)于1986年1月飛掠天(tian)(tian)(tian)王星(xing)，在(zai)隨后的(de)(de)(de)照片研究中，天(tian)(tian)(tian)文學家發現了(le)天(tian)(tian)(tian)衛(wei)六至天(tian)(tian)(tian)衛(wei)十五以及天(tian)(tian)(tian)衛(wei)二十五共(gong)(gong)11顆小衛(wei)星(xing)。后來使用地(di)面(mian)的(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡(jing)也證(zheng)實了(le)這些衛(wei)星(xing)的(de)(de)(de)存在(zai)。

觀測與探測

天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)體積約(yue)為地球的(de)(de)(de)64倍，其(qi)大氣中包含83%的(de)(de)(de)氫氣，15%的(de)(de)(de)氦氣，2%的(de)(de)(de)甲(jia)烷氣體，表面(mian)溫度(du)平均為零下215℃。2014年(nian)8月6日，美國國家航(hang)空航(hang)天(tian)局（NASA）和歐洲航(hang)天(tian)局（ESA）在夏威夷凱克天(tian)文臺（W.M.Keck Observatory），利用哈勃太空望(wang)遠鏡成功的(de)(de)(de)觀測(ce)并記錄了一場最(zui)(zui)大規模的(de)(de)(de)風暴。因為天(tian)王(wang)星具備氣態行星的(de)(de)(de)特質，所以經常爆發風暴，此(ci)前觀測(ce)到的(de)(de)(de)一次最(zui)(zui)大規模的(de)(de)(de)風暴被命(ming)名為Berg。Berg發生在2000年(nian)，其(qi)引起的(de)(de)(de)巨大影響一直持續到2009年(nian)才消失殆盡(jin)。

1986年1月(yue)，美國國家(jia)航空(kong)航天(tian)局(ju)的旅(lv)(lv)行者2號(hao)拜訪了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)。這是對(dui)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)僅有的近距離探(tan)測，之后一直沒有新(xin)的探(tan)測計劃(hua)。旅(lv)(lv)行者2號(hao)在1977年發(fa)射(she)，在繼續前往海(hai)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的旅(lv)(lv)程之前，旅(lv)(lv)行者2號(hao)在1月(yue)24日(ri)最(zui)(zui)接近天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)，距離近達81500公里。旅(lv)(lv)行者2號(hao)研(yan)究了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)大氣層的結構(gou)和化(hua)學組成，發(fa)現(xian)了(le)10顆新(xin)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)，還研(yan)究了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)因為自轉軸傾斜97.77°所(suo)造成的獨(du)特氣候，并觀察(cha)了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的環(huan)(huan)系(xi)統。它也研(yan)究了(le)天(tian)王(wang)(wang)(wang)(wang)星(xing)(xing)的磁場。它對(dui)最(zui)(zui)大的五顆衛(wei)(wei)星(xing)(xing)做了(le)首度的詳細調(diao)查，并研(yan)究當時已知的九圈光(guang)環(huan)(huan)，也新(xin)發(fa)現(xian)了(le)另外兩道光(guang)環(huan)(huan)。