天王星是从太阳系由内向外的第七颗行星，其体积在太阳系中排名第三（比海王星大），质量排名第四（比海王星轻）。与在古代就为人们所知的五颗行星（水星、金星、火星、木星、土星）相比，天王星由于较为黯淡以及缓慢的绕行而未被认定为行星。

简介

天王星是太阳系的八大行星之一，在太阳系的八大行星中，天王星是距离太阳第七远的行星，它的体积位居第三，仅次于木星和土星，约为地球的65倍，质量相当于地球的14.63倍。

天王星以每秒6.81千米的平均速度绕太阳旋转，公转周期为84年。最奇特的是，天王星的自转轴几乎倒在它的轨道面上，也就是说，它是“躺”着自转的，而其他行星都是“站”在轨道面上自转。因此有人猜测，天王星可能是被一个天体“撞倒”的，但目前这种说法还没有得到证实。

天王星大气的主要成分是氢和氦，还包含较高比例的由水、氨、甲烷等结成的“冰”，与可以探测到的碳氢化合物。天王星是太阳系内大气层最冷的行星，最低温度只有49K（-224℃）。其外部的大气层具有复杂的云层结构，水在最低的云层内，而甲烷组成最高处的云层。相比较而言，天王星的内部则是由冰和岩石所构成。

天王星的英文名称Uranus来自古希腊神话中的天空之神优拉纳斯（Οὐρανός），是克洛诺斯的父亲，宙斯的祖父。在西方文化中，天王星是太阳系中唯一以希腊神祇命名的行星，其他行星都依照罗马神祇命名。

发现

英国天文学家威廉·赫歇耳(Frederick William Herschel)，1781年3月13日夜晚在院子里与他的妹妹卡洛琳·赫歇耳(Caroline Lucretia herschel) 用自制的反射式望远镜观察星空时，偶然间在双子座发现了一颗与众不同的淡绿色的星星，他让妹妹卡洛琳将观察内容记录了下来，连续几天的跟踪观测使他认定，所发现的一定是太阳系的天体，可能是彗星。于是他把一篇题为《一颗彗星的报告》的论文递交给英国皇家学会。

1783年，法国科学家拉普拉斯(Pierre Simon Laplace) 证认并公布了威廉·赫歇耳发现了太阳系的新行星。天文学家们计算出这颗星的轨道，位置是在土星的外侧，从此，太阳系内的第七颗行星—天王星就这样被发现了。

新行星的发现轰动了整个欧洲，英国皇家学会授予威廉·赫歇耳以柯普莱勋章。至此，他的生活发生了重大的改变，由业余爱好天文的乐师变成了专业天文学家。他的一生为天文学的发展做出了杰出的贡献，其功绩名垂史册。

轨道和自转

哈勃太空望远镜的天王星影像，可以看见云带、环和一些卫星。天王星每84个地球年环绕太阳公转一周，与太阳的平均距离大约30亿公里，行星上阳光的强度只有地球的1/400。它的轨道参数在1783年首度被拉普拉斯计算出来，但随着时间，预测和观测的位置开始出现误差。

天王星内部的自转周期是17小时又14分，但和所有巨行星一样，其上部的大气层朝自转的方向可以产生非常强的风。实际上，在有些纬度，像是从赤道到南极的2/3路径上，可以看见移动得非常迅速的大气，靠近南极地区的风速高达720公里/小时，只要14个小时就能完整的环绕行星一周。

转轴倾斜

天王星的自转轴可以说是躺在轨道平面上的，倾斜的角度高达97.77°，这使它的季节变化完全不同于其他的行星。其它行星的自转轴相对于太阳系的轨道平面都是朝上的，天王星的转动则像倾倒滚动的球。当天王星在至点附近时，一个极点会持续的指向太阳，另一个极点则背向太阳。

只有在赤道附近狭窄的区域内可以体会到迅速的日夜交替，但太阳的位置非常的低，有如在地球的极区。运行到轨道的另一侧时，换成轴的另一极指向太阳；每一个极都会有被太阳持续的照射42年的极昼，而在另外42年则处于极夜。在接近分点时，太阳正对着天王星的赤道，天王星的日夜交替会和其他的行星相似。在2007年12月7日，天王星经过了昼夜平分点。 

这种轴的指向带来的一个结果是，在一年之中，天王星的极区得到来自于太阳的能量多于赤道，不过，天王星的赤道依然比极区热。导致这种结果的机制仍然未知；天王星异常的转轴倾斜原因也不知道，但是通常的猜想是在太阳系形成的时候，一颗地球大小的原行星撞击到天王星，造成的指向的歪斜。在1986年，航海家2号飞掠时，天王星的南极几乎正对着太阳。

标记这个极是南极是基于国际天文联合会的定义：行星或卫星的北极，是指向太阳系不变平面的上方（不是由自转的方向来决定）。但是，仍然有不同的协定被使用着：一个天体依据右手定则所定义的自转方向来决定北极和南极。根据后者的座标系，1986年在阳光下的极则是北极。

可见性

从1995至2006年，天王星的视星等在＋5.6至＋5.9等之间，勉强在肉眼可见的＋6.0等之上，它的角直径在3.4至3.7弧秒；比较土星是16至20弧秒，木星则是32至45弧秒。在冲的时候，天王星可以用肉眼在黑暗、无光污染的天空直接看见，即使在城市中也能轻易的使用双筒望远镜看见。

使用物镜的口径在15至25厘米的大型业余天文望远镜，天王星将呈现苍白的深蓝色盘状与明显的周边昏暗；口径25厘米或更大的，云的型态和一些大的卫星，像是天卫三和天卫四，都有可能看见。

形成

科学家认为气体巨星和冰巨星在形成地时候就有差异存在。太阳系的诞生应该开始于一个气体和尘土构成的巨大转动的球体，也就是前太阳星云。当它凝聚时逐渐形成盘状，在中心的崩塌形成了太阳。

多数的星云气体，主要是氢和氦，形成了太阳；同时，颗粒的尘土集合形成了第一颗原行星。随着行星的成长，有些行星累积到足够的质量，能够凝聚星云中残余的气体。聚集越多的气体，使他们变得越大；他们变得越大，就越能聚集气体，直到达到一个关键的点，使他们开始以指数的增长。

冰巨星所有的星云气体只有几个地球的质量大小，未能达到这个临界点。太阳系形成理论在计算远离木星土星的天王星和海王星上遭遇了困难。他们块头过大，以至于无法在那个距离上取得足够的材料来形成。

相反的，某些科学家认为这两颗行星是在离太阳较近的位置形成之后，才被木星驱赶到外面的。然而，近来越来越多将行星漂移计算在内的摹拟，似乎已能在他们现存的位置上形成天王星和海王星。

卫星

已知天王星有27颗天然的卫星，这些卫星的名称都出自莎士比亚和蒲伯的歌剧中。

五颗主要卫星的名称是“米兰达”（天卫五）、“艾瑞尔”（天卫一）、“乌姆柏里厄尔”（天卫二）、“泰坦尼亚”（天卫三）和“欧贝隆”（天卫四）。

第一颗和第二颗(天卫三和天卫四)是威廉·赫歇耳在1787年3月13日发现的，另外两颗天卫一和天卫二是在1851年被威廉·拉索尔发现的。

在1852年，威廉·赫歇耳的儿子约翰·赫歇耳才为这四颗卫星命名。到了1948年杰勒德 P. 库普尔发现第五颗卫星天卫五。

探测

在1986年，NASA的航海家2号拜访了天王星。这次的拜访是唯一的一次近距离的探测，并且目前也还没有新的探测计划。航海家2号在1977年发射，在继续前往海王星的旅程之前，于1986年1月24日最接近天王星，距离近达81,500公里。

航海家2号研究了天王星大气层的结构和化学组成，发现了10颗新卫星，还研究了天王星因为自转轴倾斜97.77°所造成的独特气候，并观察了天王星的环系统。他也研究了天王星的磁场：不规则的结构、倾斜的磁轴、和如同拔塞螺丝般扭曲并斜向一侧的磁尾。他对最大的五颗卫星做了首度的详细调查，并研究当时已知的九圈光环，也新发现了两道光环。