天王星

天王星（Uranus）又名乌拉诺斯（拉丁名aka Ouranos），太阳系从内到外第七颗行星，行星半径第三大，行星质量太阳系第四大。天王星的成分与海王星相似，化学成分与气态巨行星相似（木星和土星）有较大的不同。出于这个原因，科学家将天王星和海王星归类为“冰巨行星”，以区别于气态巨行星。

1781年，威廉·赫歇尔用自制望远镜发现并记录了天王星，并试图以国王乔治三世的名字命名，但未能成功最后，约翰·埃勒特·波德是以希腊神乌拉诺斯命名的。天王星被原始星云分裂—聚集—碰撞—吞并而形成。内部主要由冰（水冰、甲烷冰、氨冰）和岩石组成。它拥有太阳系中最冷的行星大气，温度为-224°C（371°F）氢和氦的含量是82.5±3%和15±3%天王星像其他行星一样有一个环状系统、磁层和许多卫星。2004年，美国宇航局哈勃望远镜观测到天王星上有一个黑洞。通过数学模型和实验室实验的结合，科学家推断天王星和海王星是存在的“钻石雨”

天王星被发现后，人们对它进行了多次观测。在探索天王星的过程中，“旅行者2号”和哈勃望远镜观测到了许多关于天王星的信息。据新华网2022年5月报道，中国有望于2023年发射中国空间站望远镜，该望远镜口径与美国哈勃太空望远镜相同，视场比哈勃太空望远镜大350倍。2023年4月，美国宇航局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）捕捉到天王星的图像晕。

据信，2011年苏门答腊岛附近的地震与天王星有关磁场；2022年8月，天王星逆行，同年11月发生月全食和天王星月食。为了研究天王星和海王星，贝诺·Neuensvander和Lavitt·Geldet提出了天王星和海王星的经验结构模型，建议将天王星的自转周期改为16.57小时。欧文等人提出的三层气溶胶模型反映了天王星和海王星之间的显著相似性。在占星学中，天王星代表革命、变化和转变是第十一星座水瓶座的守护星。在希腊神话、中国文化、天王星元素可以在战争行动代码和音乐中看到。

发现

早期研究

天王星虽然肉眼可见，但从未被明确分类。通常被误认为是一颗恒星，推测希波克拉底可能在公元前128年首次将其记录在他的星表中。后来，它被纳入托勒密 s 《天文学大成》。然而，最早的明确观察是在1690年由约翰·弗兰斯蒂德观察了六次，将其归类为金牛座34。后来，查尔斯·莱蒙尼尔在1750年和 17693356年之间观察了大约十四次。

快速发展

1781年3月13日，天文学家威廉·赫歇尔(William   Herschel)双子座附近的一群小星用自制的227倍反射望远镜对s H星进行了观测，发现了一颗浅绿色的星。他让他的妹妹记录下观察结果，并跟踪观察几天。当时他认为可能是太阳系的天体彗星。于是他向英国皇家学会提交了一篇题为《一颗彗星的报告》的论文。

后来数学家、天文学家和物理学家安德烈斯·约翰·莱塞尔（ 安德烈斯 约翰 埃克塞尔） 详细研究了该天体的轨道，他计算并揭示了该天体实际上是一颗行星。联合天文学会”成员、柏林天文学家约翰·埃勒特·波德在对其轨道进行类似的观测后，也同意了这一观点。莱克赛尔还提出，天王星的轨道表明，在其外还有另一颗未被发现的行星。18463356年发现海王星时，这个理论被证明是正确的。很快，天王星作为一颗行星成为科学界的共识，1783年，赫歇尔本人也向皇家学会承认了这一点。为了表彰他的发现，英国国王乔治三世给赫歇尔提供了每年 2003356英镑的津贴，条件是他搬到温莎，以便王室成员可以通过他的望远镜进行观测。赫歇尔继续观测天王星，在 1787 年，他发现了这颗行星的两颗明亮的卫星，后来被命名为天卫四 (Oberon) 和天威三 (Titania)赫歇尔还声称发现了天王星周围的光环，就像土星周围的光环一样。然而，这一观察在当时并未得到证实。

1821年，巴黎天文台的数学家布瓦德根据新旧观测数据计算出天王星的轨道，并发表了天王星运行表。他1781年的手表—1821年的预测和实际观测非常一致，但1781年之前的计算和观测并不一致，1830年之后的计算和观测也不一致。1851年，英国商人和天文学家威廉·罗素在天王星又发现了两个卫星轨道，它们被命名为天威（Ariel）和天卫二（Umbriel）

鼎盛时期

1948年6月16日，233，358，天威在麦克唐奈天文台被柯伊伯发现（Prospero  ）1977年3月，旅行者2号发现天王星和土星一样被光环包围。1986年，旅行者2号飞越天王星当年1月24日，旅行者2号在81500公里内接近天王星，研究天王星的大气。还发现了10颗天王星卫星。2005年，美国宇航局拍摄了哈勃太空望远镜，发现天王星周围有一对新的光环和两颗新的小卫星绕天王星运行。《新科学家》 2017年6月17日，据报道，美国宇航局（NASA）冰巨星”预研组正在积极探索，未来10年-如何在20年内完成天王星和海王星的探测任务。他们计划的第一项任务是发射一个轨道飞行器，对天王星或海王星进行大气探测。几个世纪以来，人们对天王星及其卫星有了更多的发现现在我们知道天王星至少有 1 个环， 7356颗卫星。

命名

威廉·为了纪念他的赞助人乔治三世，赫歇尔决定将他的发现命名为“乔治之星”或“乔治星球”在英国以外，这个名字并不流行，很快其他人想出了其他名字。法国天文学家杰罗姆就是其中之一·拉兰德（Jerome  Lalande）建议将其命名为赫歇尔（  Herschel）为了纪念他的发现，瑞典天文学家埃里克·普罗斯佩林（Erik Prosperin）提议命名为海王星。

在1782年3月的一篇论文中，约翰·埃勒特·波德提出了天王星这个名字，这是希腊天空之神天王星的拉丁文版本。博德认为其他星球的名字都是基于古代神话，这个星球应该也是如此；天王星是宙斯和爷爷、克洛诺斯（土星）他的父亲也是希腊神话中的泰坦之王。天王星位于木星和土星的轨道之外，所以这个名字非常合适。1789年，波德 的同事马丁·克拉普罗斯支持他的选择，并将他新发现的元素命名为“铀”最后，波德 s的建议被广泛采用1850年，最后的坚忍者《航海年鉴》的编辑将第七颗行星命名为“Georgia  Sidus” 改天王星。

在中文、日语、在韩语和越南语等其他语言中，天王星被翻译为“天王星”它的正式名称在泰语中是 Dao Yurenat，在蒙古语中是  Tengerin   Van 3356的意思“天空之王”，但在夏威夷语中，它的名字是 Hele'Ekala是天王星的发现者赫歇尔的外来词。

天王星有两个天文符号和，代表太阳和火星之矛的组合图案，因为天王星是希腊神话中天堂的化身，由太阳的光芒和火星的力量主宰。另一个象征是约瑟夫·杰罗姆·勒弗朗索瓦·德·拉兰德 (约瑟夫 杰罗姆  lef ranois   de   la lande) 是在 1743356年提出的。在给威廉·在赫歇尔的一封信中，拉兰德将其描述为“一个上面有你名字首字母的地球仪”

物化性质

天王星是蓝绿色的，这是由其大气中的甲烷造成的，甲烷主要由氢和氦组成。这颗行星通常被称为冰巨人，因为它的质量至少是 80% 是水、甲烷和氨冰的流体混合物。这颗行星自发现以来，每 723356年向西移动 1但它与太阳的平均距离仍保持在 203356天文单位或 203356亿公里- 203356亿英里左右。它离太阳最远的点和最近的点之差大约是 1.833，356个天文单位。与其他巨行星相比，天王星的质量最小，为8.6811x10 25kg公斤，大约是地球的14倍南.5倍。其直径略大于海王星，约为地球直径的4倍，约为51.118km。天王星的密度为1.27g/Cm 3  是继土星之后的第二颗低密度行星。这个值表明它主要由各种冰组成，比如水、氨和甲烷，其质量估计约为 9.3 转 13.533，356个地球质量。

化学性质

天王星混合物的化学丰度比：h : o 3360 c 3360n=28:7:433601为了探索天王星的化学性质，科学家用分子动力学模拟了它，将天王星与一个更简单的体系混合（例如水、甲烷和水-甲烷混合物（(1:1)通过比较，从模拟中发现，在极端的压力和温度条件下，分子以非常快的速度解离和反应。在网状相中，由于c-C和C-N键的键寿命比其他类型的键长得多，所以模拟中观察到的有机分子可能是团簇生长的第一阶段（它主要含有碳和氮） ）纯甲烷的分解被认为导致碳以金刚石的形式沉淀。但在甲烷的冲击恢复实验和静态高压实验中，聚集碳的存在只是在释放到环境条件下才得到证实，并不能说明碳在高压高温下的状态。在重力的影响下，这些小星团（比周围的液体密度更大）预计它将更深地沉入天王星的核心，并形成巨大的引力能量源，这些能量将在行星更深的部分转化为热能。

如果天王星混合物网状相中形成的团簇确实导致混合物中碳和氮含量的分离和沉淀，那么人们将从一种流体的高导电性混合物变成去离子水的基本上固体部分，其碳和氮含量相对较低。导电性（离子仅由质子跳跃形成，没有电子成分）碳在金刚石相中，没有导电性。

为了强调水对 P的影响-T 碳化学在空间网状部分的作用，科学家比较甲烷、水-甲烷 (1:1)苏 中的 和 苏 -C 和 C-H 键的 BACF。( 1)75:1 O/C 比）下 4000 K 和 176 GPa 。发现对于富含水的混合物，c-C 结合剂的寿命更长。这表明，与水-甲烷（(1:1)与混合物相比，富含水的天王星混合物有利于形成更大的碳网络或簇。这种趋势也可能是 N 的存在造成的。

注：上图中的A 代表3356c–C（黑色）C–N（蓝色）C–O（绿色）和 C–H（红色）四键在不同温度：1837K（实线绿色阴影），4000K(虚线灰色阴影)和7260K(虚线橙色阴影），密度为3g/cm -三次分别对应160、176和200GPa的压力；图b显示在4000K的温度下、3g/cm -3密度下的分子动力学模拟快照。这对应于网状相。碳原子为浅蓝色，氧原子为红色，氮原子为蓝色，氢原子被覆盖以突出碳网络的尺度；图C显示了不同混合物在 4000K 和176GPa下的相关函数。黑色表示C-c键，绿色表示c-o键，红色表示c-H键。实线代表合成天王星，虚线代表水-甲烷混合物，虚线代表纯甲烷。

天王星的形成，也就是行星的形成。50亿年前，宇宙中有一个星云，总质量是现在的几千倍太阳系是由气体和尘埃组成的。星云在引力的作用下逐渐收缩，内部有很多湍流漩涡。随后，大星云分裂成许多小星云，其中一个叫做“原始星云。原始星云在引力的作用下不断收缩，同时自转速度变快，形状越来越扁平。最后在赤道面上形成一个连续的薄星云盘。星云盘主要由”土物质”冰物质'和'气物质”组成。土物质主要是硅、镁及其氧化物，冰的物质主要是碳、氮、氧及其氢化物；气物质主要是氢、氦、氖等。

星云盘中的固体粒子相互碰撞，形成新的粒子。在垂直分量的作用下，较大的固体颗粒克服气体阻力，在赤道面附近沉降，形成较薄的固体颗粒“尘层”随着尘埃层中物质密度的增加，重力不稳定性出现，导致尘埃层分裂成许多小部分。每一小部分都是收缩聚合而成的“星子”在星子碰撞过程中，小星子被大星子吞噬，聚集形成以太阳为中心的胚胎。

原始行星远离太阳，远离太阳的天王星被太阳 重力，气体物质很容易逃逸物质所剩不多，密度大于巨行星；此外，天王星可以比木星吸收更多的物质、土星很少，所以生长缓慢，体积和质量相对较小。

内部结构

天王星没有固体表面，因为它的内部结构是流体。由气体组成的大气逐渐过渡到内液层。然而，为了更容易理解，大气压等于 1 bar 的旋转扁球体被有条件地指定为天王星 “表面”

天王星 内部主要由冰构成（水冰、甲烷冰、氨冰）和岩石组成。天王星的岩石内核比其他行星小，仅占总质量的1/28，半径不到整个星球的20%地核的外层是地幔，最外层是行星表面。重力场的测量表明，随着深度的增加，密度逐渐增大，这可能是因为天王星随着深度的增加逐渐过渡到岩石，但也可能是由于冰物质压缩程度的增加，所以不能确定天王星中的岩石物质是否与冰物质分离。目前，更多的模型认为天王星的核心是岩石和冰冷物质的混合物。此外，天王星偶极磁场源的位置远离质心，因此内核外部可能是导电层。该层可能是水、氨和甲烷的混合物，但是甲烷、氨不是良好的导电层材料。但温压模拟实验表明，在层的物理条件下，三者的混合物中可能存在更多的 NH4等离子、H₃O+、OH- 等。

钻石海洋

天王星和海王星都有奇特的——的磁极，与地理极形成约 603356度的夹角研究人员提出，原因可能是钻石海洋造成的。然而，钻石是一个很难研究的问题，因为它必须在实验室里熔化才能研究。

当钻石被加热到极端温度时，它会发生物理变化，从钻石变成石墨，然后石墨会融化成液体。科学家建议加热钻石，同时防止它转化为石墨 。这样做不仅需要超高热，还需要高压。研究人员在比地球高 40003356万倍的压力下液化了钻石海平面气压。当压力降到地球的1100万倍时海平面、当温度下降到50000摄氏度时，液体中开始出现固体金刚石块。

因为钻石是一种稀有的液体，比如水，它的固体密度比液体低，所以固体钻石“冰山”可能漂浮在海王星和天王星的钻石海里。这两个星球都有条件和碳使这成为可能：他们都是由高达 10% 的碳成分。科学家认为这些钻石可以解释异常磁极。

磁场

天王星有一个特殊的、不规则磁性层。磁场通常与行星的旋转方向一致，但是天王星与行星的旋转方向一致磁场是倾斜的：磁轴与行星的自转轴倾斜近 603356度，偏离行星中心三分之一的半径。由于不平衡的磁场，天王星上的极光与两极并不重合（就像地球、木星就像土星上的极光）天王星后面与太阳相对的磁层尾部延伸到太空中数百万英里。由于天王星的作用，它的磁力线扭曲成螺旋形横向旋转。

天王星 不对称导致天王星和磁层每天接触太阳风一次。天王星 偶极矩是地球的50倍。人们认为这些特征是冰巨星的共同特征，因为海王星也有类似的位移和倾斜磁场。对这种奇怪的磁层排列的一种解释可能是天王星内部的液体钻石海洋会阻碍磁场。

内部热能

与其他行星相比，天王星几乎没有内部热源。研究表明，与木星或土星不同，天王星向太空辐射的能量与它从太阳接收的能量一样多。天王星只有微弱的阳光为其大气层提供能量，内部热能也很少，因此缺乏木星和土星上的剧烈的风和云动力学。目前还不清楚天王星为什么缺少一个重要的内部热源。

大气圈

大气成分

天王星 大气，从它的表面开始，厚5万公里，由地幔和地核没有的粒子组成，主要是氢（含量83±3%和氦（含量15±3%氦的比例接近太阳氦。此外，天王星的大气中碳含量很高， 碳/氢的比率是太阳的30倍英格索尔认为这是因为天王星距离太阳较远，形成行星所需的物质较少，所以在太阳系的行星中形成得相对较晚此时太阳已经形成，太阳风带走了原行星盘中氢氦等较轻的元素，导致碳的比例增加了 。在天王星的大气成分中，甲烷的含量排名第三（含量2.3%天王星在可见光下呈现蓝绿色外观，正是因为天王星上方有一层甲烷烟雾外层云层吸收了大部分红光。但是土星和木星的外层没有甲烷烟雾层，因为两者的表面温度相对较高，甲烷不会凝结。但是天王星和海王星表面温度相对较低，甲烷会凝结。

大气的垂直结构

研究表明，天王星和海王星的压力和温度的垂直结构非常相似，它们与木星和其他气态巨行星有明显的不同。但由于缺乏原位观测数据， 只能对观测到的光谱进行反演分析。2011年，斯罗莫夫斯基等人“旅行者2号”通过对观测数据的再次分析，认为天王星大气的垂直结构由5个气溶胶层组成，最上层是平流层的烟雾层，对流层有4个气溶胶层，其压力为0.1~1.2巴之间的对流层上层大气、1.两个相对紧密的气溶胶层在2到2巴之间，底部对流大气的压力大于2巴。2013年，泰斯等人用NASA 美国的红外望远镜在0.8~1.8um近红外光谱的反演分析表明，天王星大气垂直结构只有两个明显的层：压力低于1巴的霾层；底部有厚厚的对流层。

天王星对流层的高度是 -300到 50km之间，压力100比0.1bar。它是大气中最低最稠密的部分，温度随着海拔的升高而降低。从对流层底部 -300公里大约32万（47°C；116°F）在 50公里处下降到53K（220°C；364°F）对流层被认为具有高度复杂的云结构，它是大气的动态部分，表现出强风、明亮的云和季节变化。

天王星平流层高度在50到4,000km之间，气压为0.1至 1010巴。温度随着高度逐渐升高，从对流层边界的 53K（−220°C；−364°F） 800到 850K到热层底部（527 至 577 C；980 至1070华氏度） 。加热是由甲烷和其他碳氢化合物吸收太阳紫外线和红外线辐射引起的。

云和大气环流

在计算机处理得到的假彩色图像中，我们可以找到与其他木质行星相似的云带特征。这些云带和木星、土星上的云带与赤道平行。另外，在42 S 和50 S 之间还有一条狭长的亮带，称为'极地衣领'这个地区被认为是甲烷密集区。

哈勃太空望远镜在天王星上发现了大约20个亮云，在2006年，它在天王星的北半球发现了暗点。与土星和木星相比，天王星的数据不是很完整，风速信息多在南北半球纬度高于20°的地区这些地区的风速几乎与天王星成正比旋转方向据推测，20°以内的赤道地区可能为负，这里的风速可达200mm/s。

气候

天王星极端的轴向倾斜会导致异常的天气。根据美国宇航局的说法，当阳光多年来第一次到达一些地区时，它将加热大气层，并引发一场巨大的春季风暴。

当旅行者2号在1986年盛夏首次拍摄天王星南部时，只拍摄了大约10片可见的云几十年后，哈勃等先进的望远镜使科学家们能够观察到天王星上的极端天气。

2014年，天文学家首次在天王星上看到了肆虐的夏季风暴。这些巨大的风暴发生在地球离太阳最近的七年后太阳将地球加热到最高温度后，为什么会发生巨大的风暴，这仍然是个谜。

天王星上的其他异常天气包括钻石雨，它将沉入天王星和海王星等冰冷巨行星表面以下数千英里。

天王星每 84 年绕太阳一周（天王星上的一年相当于 843356个地球年）这就造成了天王星南北极中的一个被太阳持续照射了42年，另一个处于极夜中42年。它与太阳的平均距离约为30亿公里。到达天王星的阳光强度在地球上约为1/400。所以天王星总是在寒冷中。

天王星的自转周期是17小时14分钟（与地球时间相比，天王星上的一天大约是17小时14分钟）然而，与其他巨行星一样，它也会沿着其旋转方向经历相对较强的风。在某些纬度上，如从赤道到南极的三分之二处，大气的运动速度明显加快，因此它可以在 143356小时内完成自转。天王星几乎是躺着在轨道上旋转，其旋转轴位于太阳系所在平面的一侧，轴倾角为97°.77度。

天王星 旋转轴近似平行于太阳系平面，倾角为97°.77°。这一特点使得天王星的季节变化与其他行星完全不同。临近夏至，一极持续面向太阳，另一极则完全笼罩在黑暗中。在天王星的另一边轨道，两极面向太阳方向相反，每一极约有 423356年的持续光照，另一极处于黑暗中。春分的时候，太阳正对着天王星的赤道，产生了和大多数其他行星相似的昼夜循环。

天王星 赤道比两极更热。导致这种情况的潜在机制尚不清楚，为什么天王星有如此不寻常的轴倾斜也是未知的。然而，据推测，大约30至40亿年前太阳系形成时，天王星与一颗地球大小的原行星相撞。

1970年，国际天文学联合会决定，行星或卫星的自转极位于不变平面的北侧，称为北，北纬为正。根据这个定义，天王星北半球在2007年12月6日达到最近的春分，2030年4月9日夏至，2050年1月31日秋分，2069年9月29日冬至。

环系统

天王星环是由大量围绕天王星旋转的小粒子组成的环形系统。1977年3月10日，天文学家如 柯伊伯空中天文台的埃利奥特观察到天王星覆盖了一颗恒星他们原本打算研究天王星大气，却意外发现被遮住的恒星在天王星被遮住前后曾短暂消失过5次因此天文学家推断天王星有五个环，并根据与天王星的距离命名为α环、β环、γ环、δ环和ε环。 年12月23日和1978年4月10日对天王星的两次掩星观测又发现了四个环。在仔细分析旅行者2号拍摄的图像后，科学家们发现了更多的环状结构。目前，天王星有13个命名的光环，比木星和土星都大s环和海王星土星环，但比土星环小s环。

按照与天王星的距离从近到远依次是1986U2R、6、5、4、α、β、η、γ、δ、λ、ε、v和μ。其中窄主环9个，分别为6个、5、4、a、β、η、Y、δ、e；尘埃环有两个，分别是1986U2R和λ；有两个外环，分别是μ和V。主环之间有许多暗尘带和不完整的弧，这些环非常暗(几何反照率≤5%～6%，可能由水冰和深色有机物组成。其粒径一般在0.2 ~ 20m ，可能来自部分卫星碰撞产生的碎片。环系的形成时间不会早于6亿年前。

卫星

像其他巨行星一样，天王星有许多卫星。到目前为止，已经发现了27颗卫星，莎士比亚和亚历山大·流行音乐中的人物命名s作品。天王星卫星系统是巨行星中最小的。即使所有天王星卫星的质量加起来，也还不到海王星的一半美国最大的卫星，Triton。它们的表面积比澳大利亚大陆要小，大部分缺乏大气层。根据卫星的大小和轨道特征，天王星卫星可以分为三组：13颗内圈卫星、5颗主群卫星和9颗非规则卫星。它们与天王星环密切相关，可能是因为环系统被一个或多个小的内环卫星分裂。其中，五颗主群卫星的质量大到足以使它们坍缩成近球体。内环的卫星轨道都位于泽纳维之内，不规则卫星的轨道都位于泽纳维之外，远离天王星，轨道偏心率和倾角都很高(大部分为逆行)。

太阳对天王星的影响

牛津大学和雷丁大学的研究人员发现，太阳活动可以影响天王星周围云的颜色和形成。研究人员还发现，天王星亮度的变化表明其云层正在发生变化，这是由两个过程引起的：一个是紫外线水平的波动改变了大气中颗粒物的颜色；另一种是太阳系外高速粒子的宇宙射线轰击大气层，影响云的形成。天王星 大气层，比如海王星和海王星可以对进来的高能粒子作出反应。

其他行星的影响

研究表明，天王星至少遭受了两次重创，研究人员首次对单次撞击场景进行建模。他们发现，碰撞很可能发生在早期的太阳系，当时天王星仍被尘埃和气体盘包围，最终形成了它的卫星。天王星再次失去平衡，倾斜的赤道面重组。同时，卫星像天王星一样倾斜。

对天体的观测和探测可以帮助人们探索宇宙的起源和演化、寻找地外生命。在20世纪的大部分时间里，天王星一直在南天星座缓慢移动再加上不足4秒的小圆盘大小和看似不起眼的绿色表面，它是一颗长期被业余天文学家忽视的行星。

业余观测

观测天王星并不是特别困难，因为它处于肉眼可见的边缘，用双筒望远镜很容易看到。一架典型的业余望远镜将会看到一个小蓝点大小的天王星。如果你把望远镜放大200倍，你可以看到圆盘大小的天王星。

因为天王星的视直径很小，所以要拍摄天王星就需要长焦距的相机。为了获得合适的图像比例，焦距比应该设置为f/30至 f/40左右。天王星的旋转速度比木星和土星慢得多，因此需要8到10分钟才能获得一张图像。

天王星在夜空中很难被发现，尤其是在光污染严重的地区。为了找到天王星，人们在望远镜的瞄准镜上安装了一个简单的测斜仪，并在瞄准镜的顶部放了一个指南针。观察时，在方位上移动视线，直到发现天王星。如果想准确找到天王星，还可以使用stargazer手机应用软件，可以准确找到天体的位置。观察时，只需启动应用程序，搜索天王星，将手机指向指示的方向。

观测天王星的最佳时间是它所在的时候“冲日”位置，因为此时天王星离地球最近，地球正好在太阳和天王星之间。

专业观测

 1781 赫歇尔用的是家里做的6寸（15.2 厘米）牛顿 的镜子定期观察到天王星有一个清晰的圆盘和绿色色调。经过数学家、天文学家和物理学家安德烈斯·约翰·莱塞尔 对其轨道的研究和计算显示天王星是一颗行星。

18703356开头，布福姆先生用的是9寸，放大倍数212和320（22.8厘米）反射器，观测天王星盘面上的亮点区域，估计天王星的自转周期为12小时（现代公认的周期是17小时以上）1873年1月16日晚，罗斯勋爵用72英寸的镜子观测天王星虽然他的视力和清晰度非常好，但他什么也没观察到。

1883年56月间，杨教授利用23英寸的普林斯顿天文台（58 厘米）用折射镜观测天王星，我们发现天王星上有两条微弱的赤道带，天王星上有大气活动。1884年3月18日，两位观察者，托伦和贝豪登，使用了14英寸（35 厘米）尼斯望远镜观测到天王星上有类似火星的黑点。

1934年，威尔特通过观测提出了第一个天王星内部模型他认为天王星是由一个岩石核心组成的、冰层和富氢大气。 19513356年，来自曼彻斯特的拉姆齐提出了天王星的另一个内部模型。拉姆齐认为天王星主要由甲烷组成、氨和水组成。

1981年，奥米拉使用了0.用23m折射镜对天王星上的云进行了7次观测，成功推导出了天王星的自转周期。Omira得到的天王星自转周期是16-16.2小时之间。

科学探测

美国宇航局旅行者2号是唯一近距离观测过天王星的航天器，它配备了科学成像系统、紫外光谱仪、红外干涉光谱仪、光偏振计、三轴磁通门磁力仪、等离子体光谱仪、低能带电粒子实验仪、等离子体波实验仪、宇宙射线望远镜和科学无线电系统。1986年1月24日，旅行者2号首次造访天王星。飞船抵达天王星云81500公里以内。科学家通过旅行者2号发现了天王星的10颗新卫星、两个新环和一个比土星更强的磁场。

哈勃望远镜是第一个放置在太空中的大型光学望远镜，它配备了广角相机、宇宙起源摄谱仪、高级巡天相机、空间望远镜成像光谱仪、近红外相机、多目标光谱仪和精确制导传感器。哈勃望远镜的可见范围从紫外光延伸到可见光再到近红外光。2005年12月22日，美国宇航局宣布，根据哈勃太空望远镜拍摄的照片，发现了一对新的环和两颗新的绕天王星运行的小卫星。哈勃发现的最大环的直径是先前已知行星环的两倍。

德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）由罗斯托克大学和法国联邦理工学院领导的国际团队对天王星和海王星进行了一项新颖的实验，证实了太阳系外的冰巨人中确实会下雨“钻石雨”

2023年4月，美国宇航局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）不仅捕捉到了天王星的图像年轮，还捕捉到了它的云和极冠。

2011年3月28日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生强烈地震。德国《图片报》报道，地震是由于天王星对地球赤道附近的板块产生影响而引起的：天王星 磁场对地球板块产生了强大的吸引力，导致了海底大地震。NASA内部的权威科学家也支持这份报告。

2022年8月24日，天王星逆行：天王星 通过白羊座东南方的恒星向东运动会变慢，直到停止，然后开始向西逆行。这种现象将持续到2023年1月。行星倒退是由地球引起的地球自身绕太阳的运动。当地球绕着太阳转时，人类和的视角会发生变化，这将导致天体的视位置在天空中从一边移动到另一边。

2022年11月8日，月全食和天王星月食同时发生。通常情况下，由于月亮太亮，天王星从月亮后面经过时很难被观测到。当月全食发生时，它正好与天王星和太阳重合与太阳的碰撞这时，月亮比以前暗多了，所以通过双筒望远镜、小型天文望远镜，可以清楚地看到天王星是“红月亮”的身影所遮挡。