天王星是太陽系的第七顆行星,
在太陽系的體積是第三大(比海王星大),
品質排名第四(比海王星輕)。
它的名稱來自古希臘神話中的天空之神烏拉諾斯,
是克洛諾斯(農神)的父親、宙斯(朱比特)的祖父。
天王星是第一顆在現代發現的行星,
雖然它的光度與五顆傳統行星一樣,
亮度是肉眼可見的,
但由於較為黯淡而未被古代的觀測者發現。
英國天文學家威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣佈他發現了這顆星,
在太陽系的現代史上首度擴展了已知的界限。
這也是第一顆使用望遠鏡發現的行星。
天王星每84個地球年環繞太陽公轉一周, 與太陽的平均距離大約30億公里, 陽光的強度只有地球的1/400。 它的軌道元素在1783年首度被拉普拉斯計算出來, 但隨著時間推移, 預測和觀測的位置開始出現誤差。 在1841年約翰·柯西·亞當斯首先提出誤差也許可以歸結於一顆尚未被看見的行星的拉扯。
天王星內部的自轉週期是17小時零14分,
但是,
和所有巨大的行星一樣,
它上部的大氣層朝自轉的方向可以體驗到非常強的風。
實際上,
在有些緯度,
像是從赤道到南極的2/3路徑上,
可以看見移動得非常迅速的大氣,
只要14個小時就能完整地自轉一周。
於是, 這就使得天王星上的春秋兩季有著快速的晝夜交替, 約每隔16.8小時太陽就升起一次。 而冬夏兩季則截然不同, 當其南半球對著太陽時, 南半球處於夏季, 這時的太陽總不落下, 整個夏季南半球始終是白晝。 這時的北半球則處於冬季, 整個冬季要度過長達21年的漫長黑夜。
天王星上為何會發生如此奇異的現象?這或許與天王星的磁場有關。 地球的磁極位於南北兩極附近, 與南北極存在一個偏角, 稱為磁偏角, 目前二者交角為11.5°, 許多行星都與地球類似。 但是海王星和天王星的磁場情況卻十分特別, 它們沒有磁極, 而且磁偏角很大, 分別達到47°和59°。 科學家試圖解釋這些異常的磁場, 但仍沒有達成共識。
20世紀末, 科學家曾猜想, 這可能是兩個行星的薄外殼迴圈流動的結果。 眾所周知, 地球的磁場產生於接近地球核心的外核。 而天王星和海王星的外殼表面佈滿由水、甲烷、氨和硫化氫組成的液態“冰”, 所以成為了帶電的流體, 可能正是薄外殼的迴圈或對流運動, 導致了怪異磁場的產生。 當然, 這僅僅是一種猜測。