天王星（Uranus）又名烏拉諾斯（aka Ouranos），是太陽(yáng)系由內(nèi)向外的第七顆行星，它擁有太陽(yáng)系第三大行星半徑和第四大行星質(zhì)量。天王星的成分與海王星相似，它們的化學(xué)成分與氣態(tài)巨行星（木星和土星）有較大的不同。出于這個(gè)原因，科學(xué)家們將天王星和海王星歸類為“冰巨行星”，以區(qū)別于氣態(tài)巨行星。
1781年，威廉·赫歇爾用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)并紀(jì)錄了天王星，并提議以國(guó)王喬治三世命名，未能成功。最終，約翰·埃勒特·博德提出以希臘天神烏拉諾斯命名的建議被廣泛接受。天王星由原始星云分裂—聚集—碰撞—吞并而形成。內(nèi)部主要由冰（水冰、甲烷冰、氨冰）和巖石組成。天王星比海王星還要冷，是太陽(yáng)系溫度最低的行星，最低溫度為49K（-224℃）。其氫和氦的含量分別為82.5±3%和15±3%。天王星和其他行星一樣有環(huán)系統(tǒng)、磁層和許多衛(wèi)星。 2004年，美國(guó)宇航局哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到天王星上有一個(gè)黑洞。通過(guò)數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)合，科學(xué)家推斷天王星和海王星存在有“鉆石雨”。
天王星被發(fā)現(xiàn)以后，人們對(duì)其進(jìn)行了很多觀測(cè)。在對(duì)天王星的探索進(jìn)程中，“旅行者2號(hào)探測(cè)器”和哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到很多關(guān)于天王星的信息。據(jù)新華網(wǎng)2022年5月報(bào)道，中國(guó)預(yù)計(jì)2023年發(fā)射與美國(guó)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的口徑相當(dāng)，而視場(chǎng)比哈勃望遠(yuǎn)鏡大350倍的中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡。2023年4月，美國(guó)航空航天局的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡）捕捉到了天王星光環(huán)圖像。
人們認(rèn)為2011年蘇門(mén)塔臘島附近海域發(fā)生的地震與天王星的磁場(chǎng)有關(guān)；2022年8月天王星發(fā)生逆行運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，同年11月又同時(shí)發(fā)生了月全食與月掩天王星現(xiàn)象。為了研究天王星和海王星，本諾·諾伊恩施萬(wàn)德和拉維特·海爾德提出了天王星和海王星的經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型，并且建議將天王星自轉(zhuǎn)周期改為16.57小時(shí)。歐洲一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，天王星自轉(zhuǎn)一周用時(shí)17小時(shí)14分鐘52秒，比先前研究推測(cè)長(zhǎng)28秒。歐文等提出的三層氣溶膠模型反映了天王星和海王星之間存在顯著的相似之處。在占星術(shù)中，天王星代表著革命、變化和轉(zhuǎn)型，是第十一個(gè)星座水瓶座的守護(hù)星。在希臘神話、中國(guó)文化、戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)代號(hào)和音樂(lè)中都能見(jiàn)到有天王星元素。
發(fā)現(xiàn)與命名
發(fā)現(xiàn)
早期研究
盡管天王星肉眼可見(jiàn)，但亮度較暗、繞行速度緩慢，并且由于那時(shí)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)能力不足，它一直沒(méi)有被明確分類。通常被誤認(rèn)為是一顆恒星，據(jù)推測(cè)，喜帕恰斯可能在公元前128年首次將其記錄在他的恒星表中。后來(lái)它被納入托勒密的《天文學(xué)大成》中。然而，它最早被明確觀測(cè)到是在1690年，約翰·弗拉姆斯蒂德觀察了它六次，將其編目為金牛座34號(hào)。后來(lái)，查爾斯·勒莫尼耶在1750年至 1769 年間對(duì)它進(jìn)行了大約十四次觀測(cè)。
快速發(fā)展
1781年3月13日，天文學(xué)家威廉·赫歇爾(William Herschel)于自宅庭院中，用自己制造的227倍的反射望遠(yuǎn)鏡考察雙子座H星附近的一群小星時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一顆淡綠色的星星。他讓妹妹將觀察的內(nèi)容紀(jì)錄下來(lái)，并且連續(xù)幾天對(duì)其進(jìn)行觀察跟蹤。當(dāng)時(shí)他認(rèn)為這可能是太陽(yáng)系的天體彗星。于是他將一篇題目為《一顆彗星的報(bào)告》的論文遞交給倫敦皇家自然知識(shí)促進(jìn)學(xué)會(huì)。
后來(lái)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家安德烈斯·約翰·萊塞爾（ Andres Johan Lexell） 詳細(xì)研究了該物體的軌道，他計(jì)算并揭示了該物體實(shí)際上是一顆行星。“聯(lián)合天文學(xué)會(huì)”成員、柏林天文學(xué)家約翰·埃勒特·博德在對(duì)其軌道進(jìn)行了類似觀測(cè)后也同意了這一觀點(diǎn)。萊克塞爾還提出，天王星的軌道表明在它之外還存在著另一顆未被發(fā)現(xiàn)的行星。1846 年海王星被發(fā)現(xiàn)時(shí)，這個(gè)理論被證明是正確的。很快，天王星作為一顆行星成為科學(xué)界的共識(shí)，到1783年，威廉·赫歇爾本人向倫敦皇家自然知識(shí)促進(jìn)學(xué)會(huì)承認(rèn)了這一點(diǎn)。為了表彰他的發(fā)現(xiàn)，英國(guó)國(guó)王喬治三世每年向赫歇爾提供 200 英鎊的津貼，條件是他搬到溫莎古堡，以便王室成員可以通過(guò)他的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。赫歇爾繼續(xù)觀測(cè)天王星，并于 1787 年發(fā)現(xiàn)了該行星的兩顆明亮衛(wèi)星，后來(lái)命名為天衛(wèi)四 (Oberon) 和天衛(wèi)三 (Titania)。赫歇爾還聲稱在天王星周圍發(fā)現(xiàn)了一個(gè)光環(huán)，就像土星周圍的光環(huán)一樣。然而，這一觀察在當(dāng)時(shí)并未得到證實(shí)。
1821年，巴黎天文臺(tái)的數(shù)學(xué)家布瓦爾，根據(jù)新舊的觀測(cè)資料，對(duì)天王星的軌道進(jìn)行了計(jì)算，并發(fā)布了天王星的運(yùn)行表。他的表對(duì)于1781年—1821年間的預(yù)測(cè)與實(shí)際觀測(cè)非常符合，但對(duì)1781年以前的計(jì)算與觀測(cè)就不符合了，以及1830年以后的計(jì)算與觀測(cè)也不符合。1851年，英國(guó)商人兼天文學(xué)家威廉·拉塞爾在天王星軌道上又發(fā)現(xiàn)了兩顆衛(wèi)星，名為天衛(wèi)一（Ariel）和天衛(wèi)二（Umbriel）。
鼎盛時(shí)期
1948年2?月16日由柯伊柏在麥唐納天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)天衛(wèi)五（Prospero?）。1977年3月旅行者2號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)天王星和土星一樣，都被光環(huán)包圍。1986年，旅行者2號(hào)探測(cè)器飛越天王星，當(dāng)年的1月24日旅行者2號(hào)接近天王星81500km之內(nèi)，研究了天王星的大氣。并且還發(fā)現(xiàn)了10顆天王星衛(wèi)星。2005年美國(guó)航空航天局在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片中，發(fā)現(xiàn)天王星周圍有一對(duì)新的光環(huán)，以及繞天王星運(yùn)行的兩顆新的小衛(wèi)星。《新科學(xué)人》2017年6月17日?qǐng)?bào)道稱，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）“冰巨星”預(yù)研組正在積極探討，在未來(lái)10-20年如何開(kāi)展天王星和海王星的探測(cè)任務(wù)。他們計(jì)劃的第一個(gè)任務(wù)是發(fā)射對(duì)天王星或海王星進(jìn)行大氣探測(cè)的亞軌道飛行器。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)天王星及其衛(wèi)星有了更多的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在我們知道天王星至少有 13 個(gè)環(huán)和 27 顆已知衛(wèi)星，其中包括5顆主要衛(wèi)星。
命名
威廉·赫歇爾為了紀(jì)念他的贊助人喬治三世，決定將他的發(fā)現(xiàn)命名為“喬治之星”或“喬治星球”。在英國(guó)以外，這個(gè)名字并不流行，很快就有人提出了其他名字。其中包括法國(guó)天文學(xué)家杰羅姆·拉蘭德（Jér?me Lalande）提議將其命名為赫歇爾（Herschel）以尊崇該行星的發(fā)現(xiàn)者，以及瑞典天文學(xué)家埃里克·普羅斯佩林（Erik Prosperin）提議將其命名為海王星。
在1782年3月的一篇論文中，約翰·埃勒特·博德回應(yīng)馬基斯林的請(qǐng)求提出了天王星這個(gè)名字，以紀(jì)念新贊助人，它是希臘天空之神烏拉諾斯的拉丁語(yǔ)版本。博德認(rèn)為其他行星的名字都是基于古代神話，命名是為了表彰其中最具分量的英雄及神祇，這顆行星應(yīng)該一樣；烏拉諾斯是宙斯（對(duì)應(yīng)羅馬神話的朱庇特）的祖父、克洛諾斯（對(duì)應(yīng)羅馬神話的薩圖恩）的父親，薩圖恩是朱庇特的父親，也是希臘神話中的泰坦之王。而天王星是在木星和土星軌道之外發(fā)現(xiàn)的，所以這個(gè)名字非常合適。1789年，博德的同事馬丁·克拉普羅斯支持他的選擇，并借用天王星的形容詞（Uranian），將他新發(fā)現(xiàn)的元素命名為“鈾”。最終，博德的建議得到了最廣泛的使用，在1850年，最后的堅(jiān)持者《航海年鑒》的編輯將第七顆行星名稱由“Georgium Sidus”改為天王星。
在中文、日語(yǔ)、朝鮮語(yǔ)和越南語(yǔ)等其他語(yǔ)言中，天王星被翻譯為“天王星”。它的泰語(yǔ)正式名稱為 Dao Yurenat，蒙古語(yǔ) Tengeriin Van 的意思是“天空之王”，但在夏威夷語(yǔ)中，它的名稱為 Hele'ekala，是天王星發(fā)現(xiàn)者赫歇爾的借詞。
天王星有兩個(gè)天文符號(hào)?和?，?代表太陽(yáng)和火星之矛的組合圖案，因?yàn)樘焱跣鞘窍ＥD神話中天堂的化身，由太陽(yáng)的光芒和火星的力量所主宰。另一個(gè)符號(hào)是約瑟夫·杰羅姆·勒弗朗索瓦·德·拉朗德 (Joseph Jér?me Lefran?ois de Lalande) 在 1784 年提出的。在給威廉·赫歇爾的一封信中，拉朗德將其描述為“一個(gè)上面有你名字的第一個(gè)字母的地球儀”。
性質(zhì)與特征
物化性質(zhì)
物理性質(zhì)
天王星的顏色是藍(lán)綠色的，這是由于其主要由氫氦組成的大氣中含有甲烷所致。這顆行星通常被稱為冰巨星，因?yàn)槠滟|(zhì)量的至少 80% 是水、甲烷和氨冰的流體混合物。自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，這顆行星每 72 年向西移動(dòng) 1°，然而，它與太陽(yáng)的平均距離仍然保持在 20 個(gè)天文單位或 20 億公里 - 20 億英里左右。它距太陽(yáng)最遠(yuǎn)點(diǎn)和最近點(diǎn)之間的差異約為 1.8 個(gè)天文單位。與其他巨行星相比，天王星的質(zhì)量是最小的，質(zhì)量為8.6811x10 25kg，大約是地球的14.5倍。它的直徑略大于海王星的直徑，大約是地球直徑的四倍，約為51.118km。天王星的密度為1.27g/cm 3 ?，是僅次于土星的第二低密度行星。該值表明它主要由各種冰組成，例如水、氨和甲烷，據(jù)推測(cè)其質(zhì)量約為 9.3 至 13.5 個(gè)地球質(zhì)量。其具體物理參數(shù)如下：
化學(xué)性質(zhì)
天王星混合物的化學(xué)豐度比為：H:O:C:N=28:7:4:1，為了探索天王星的化學(xué)性質(zhì)，科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬，將天王星混合物與更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)（例如水、甲和水-甲烷混合物（1:1））進(jìn)行比較，從模擬中發(fā)現(xiàn)，在極端的壓力和溫度條件下，分子以非常快的速度離解和反應(yīng)。在網(wǎng)狀相中，由于C-C和C-N鍵的鍵壽命比其他類型的鍵長(zhǎng)得多，因此模擬中觀察到的有機(jī)化合物可能是團(tuán)簇生長(zhǎng)的第一階段（主要含有碳，也含有氮） ）。純甲烷的解離被認(rèn)為會(huì)導(dǎo)致碳以金剛石的形式沉淀。但是，在甲烷的沖擊恢復(fù)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)高壓實(shí)驗(yàn)中，聚集碳的存在僅在釋放到環(huán)境條件時(shí)得到證實(shí)，并且并不表明碳在高壓和高溫下的狀態(tài)。在重力的影響下，這些小團(tuán)簇（比周圍的流體密度更大）預(yù)計(jì)會(huì)更深地沉入天王星的核心，并構(gòu)成一個(gè)巨大的重力能量源，這些能量將在行星更深處轉(zhuǎn)化為熱能。
如果在天王星混合物的網(wǎng)狀相中形成的簇確實(shí)導(dǎo)致混合物中碳和氮含量的分離和沉淀，則人們將從流體高導(dǎo)電性混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧瞎腆w的超離子水部分，其具有相當(dāng)?shù)偷奶己偷俊?dǎo)電性（僅通過(guò)質(zhì)子跳躍形成離子，沒(méi)有電子元件），而碳則處于金剛石相中，基本上沒(méi)有導(dǎo)電性。
為了強(qiáng)調(diào)水對(duì) P-T 空間網(wǎng)狀部分碳化學(xué)的作用，科學(xué)家比較了甲烷、水-甲烷 (1:1) 和 SU 中 C-C 和 C-H 鍵的 BACF。 1.75:1 O/C 比）在 4000 K 和 176 GPa 下。發(fā)現(xiàn)對(duì)于富含水的混合物，C-C 鍵的壽命更長(zhǎng)。這表明，與水-甲烷（1:1）混合物相比，富含水的天王星混合物有利于形成更大的碳網(wǎng)絡(luò)或簇。這種趨勢(shì)也可能是由于 N 的存在造成的。
注：上圖a?表示 C–C（黑色）、C–N（藍(lán)色）、C–O（綠色）和 C–H（紅色）四鍵在不同溫度：1837K（實(shí)線綠色陰影），4000K(虛線灰色陰影)和7260K(虛線橙色陰影），密度為3g/cm?-3下分別對(duì)應(yīng)于160、176和200GPa的壓力；b圖表示在4000K溫度、3g/cm?-3密度下的分子動(dòng)力學(xué)模擬快照。這對(duì)應(yīng)于網(wǎng)狀相。碳原子為淺藍(lán)色，氧原子為紅色，氮為藍(lán)色，氫原子被遮蓋以突出碳網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模；c圖表示不同混合物在 4000K 和176GPa下的相關(guān)函數(shù)。黑色表示C-C鍵，綠色表示C-O鍵，紅色表示C-H鍵。實(shí)線代表合成的天王星，虛線代表水-甲烷混合物，點(diǎn)劃線代表純甲烷。
特征
形成與演化
天王星的形成過(guò)程，也就是行星的形成過(guò)程。50億年前，宇宙中有一個(gè)總質(zhì)量為今日太陽(yáng)系幾千倍的由氣體和塵埃混合組成的星云。星云在萬(wàn)有引力的作用下逐漸收縮，同時(shí)內(nèi)部出現(xiàn)了很多湍渦流。隨后，大星云碎裂成許多小星云，其中一個(gè)小星云被稱為“原始星云。原始星云在萬(wàn)有引力作用下繼續(xù)收縮，同時(shí)自轉(zhuǎn)速度變快，形狀也越來(lái)越扁。最后在赤道面上形成連續(xù)的薄薄的星云盤(pán)。星云盤(pán)主要由”土物質(zhì)”、"冰物質(zhì)"和"氣物質(zhì)”組成。土物質(zhì)主要是硅、鎂及其氧化物，冰物質(zhì)主要是碳、氮、氧及其氫化物；氣物質(zhì)主要是氫、氦、氖等。
星云盤(pán)內(nèi)固體顆粒相互碰撞，形成新的顆粒。較大的固體顆粒在垂直分力作用下，克服了氣體阻力沉降到赤道面附近，形成一個(gè)更薄的“塵層”。隨著塵層內(nèi)物質(zhì)密度逐漸變大，出現(xiàn)引力不穩(wěn)定，導(dǎo)致塵層分裂成很多小部分。每個(gè)小部分經(jīng)過(guò)收縮和聚集形成“星子”，星子在碰撞過(guò)程中，小星子被大星子吞并，聚集形成星胎，其中心形成太陽(yáng)。
原始行星離太陽(yáng)由遠(yuǎn)有近，離太陽(yáng)遠(yuǎn)的天王星，受太陽(yáng)引力弱，氣物質(zhì)容易逃走，剩下的物質(zhì)不多，密度就比氣態(tài)巨行星大；此外，天王星可被吸收的物質(zhì)比木星、土星少，所以成長(zhǎng)緩慢，體積和質(zhì)量相對(duì)較小。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
天王星由于其流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)而沒(méi)有固體表面。由氣體組成的大氣逐漸過(guò)渡到內(nèi)部液體層。但為了更容易理解，將大氣壓等于 1 bar 處的旋轉(zhuǎn)扁球體有條件地指定為天王星的“表面”。
天王星的內(nèi)部主要由冰（水冰、甲烷冰、氨冰）和巖石組成。天王星有一個(gè)較其他行星比例較小的巖質(zhì)內(nèi)核，只占總質(zhì)量的1/28，半徑不到整個(gè)星球的20%。核心外層是地幔，最外層是行星表面。對(duì)重力場(chǎng)的測(cè)量表明，隨著深度增加，密度逐漸增大，這可能是因?yàn)樘焱跣莾?nèi)部隨深度增加，逐步向巖石過(guò)渡（在核與地幔交界處壓力達(dá)800萬(wàn)巴，溫度約5000K），但也可能是由于冰物質(zhì)壓縮程度的增加，因此并不能確定其內(nèi)部的巖石物質(zhì)是否和冰物質(zhì)分離。?目前，更多的模型認(rèn)為天王星的核心為巖石和冰質(zhì)物質(zhì)的混合物。此外，天王星偶極磁場(chǎng)源的位置偏離質(zhì)心較遠(yuǎn)，因此核的外部可能是導(dǎo)電層。該層可能是水、氨和甲烷的混合物，但甲烷、氨等并不是很好的導(dǎo)電層的物質(zhì)。然而，溫壓模擬實(shí)驗(yàn)表明，在該層所處的物理?xiàng)l件下，三者的混合物中可能會(huì)存在較多的離子如?NH4、H?O+、OH-?等。
鉆石海洋
天王星和海王星都有奇特的磁極——它們與地理極點(diǎn)呈大約 60 度角，研究人員提出，原因可能是鉆石海洋引起的。然而鉆石是一個(gè)非常難研究的問(wèn)題，因?yàn)楸仨氉屻@石在實(shí)驗(yàn)室中熔化才能研究它。
當(dāng)金剛石被加熱到極端溫度時(shí)，它會(huì)發(fā)生物理變化，從金剛石變成天然石墨，然后石墨熔化成液體。科學(xué)家們的提出加熱鉆石，同時(shí)阻止它轉(zhuǎn)變成石墨 。這樣做不僅需要超高的熱量，還需要很高的壓力。研究人員以比地球海平面壓力高 4000 萬(wàn)倍的壓力液化鉆石。當(dāng)壓力降至地球海平面的1100萬(wàn)倍、溫度降至5萬(wàn)攝氏度時(shí)，液體中開(kāi)始出現(xiàn)固體鉆石塊。
由于鉆石是一種稀有液體，如水，其固體密度低于液體密度，因此固體鉆石“冰山”可能漂浮在海王星和天王星的鉆石海上。兩顆行星都有使這成為可能的條件和碳：它們都由高達(dá) 10% 的碳組成。科學(xué)家們認(rèn)為這些鉆石都可以解釋不正常的磁極。
磁場(chǎng)
天王星有一個(gè)特殊的、形狀不規(guī)則的磁層。磁場(chǎng)通常與行星的自轉(zhuǎn)方向一致，但天王星的磁場(chǎng)是傾斜的：磁軸與行星的自轉(zhuǎn)軸傾斜近 60 度，并且與行星的中心偏移了三分之一行星的半徑。由于磁場(chǎng)不平衡，天王星上的極光與兩極不重合（就像地球、木星和土星上的極光一樣）。天王星后面與太陽(yáng)相對(duì)的磁氣層尾部延伸到太空數(shù)百萬(wàn)英里。它的磁力線因天王星的側(cè)向旋轉(zhuǎn)而扭曲成長(zhǎng)螺旋狀。
天王星的不對(duì)稱性導(dǎo)致天王星的磁層每天與太陽(yáng)風(fēng)接觸一次。天王星的偶極矩是地球的50倍。人們認(rèn)為這些特征是冰巨星的一個(gè)共同特征，因?yàn)?a href="/hebeideji/7272205049769574459.html">海王星也有類似的位移和傾斜的磁場(chǎng)。對(duì)這種奇特的磁層排列的一個(gè)解釋可能是由于天王星內(nèi)部的液態(tài)鉆石海洋會(huì)阻礙磁場(chǎng)。
天王星磁場(chǎng)參數(shù)如下：
內(nèi)部熱能
與其他行星相比，天王星很少或根本沒(méi)有內(nèi)部熱能來(lái)源。研究表明，與木星或土星不同，天王星向太空輻射的能量與其從太陽(yáng)接收的能量一樣多。天王星只有微弱的陽(yáng)光為其大氣層提供能量，內(nèi)部熱能也很少，因此缺乏木星和土星上那種劇烈的風(fēng)和云動(dòng)態(tài)。目前尚不清楚為什么天王星缺乏重要的內(nèi)部熱能來(lái)源。
大氣圈
大氣成分
天王星的大氣層起始于其表面，共5萬(wàn)千米厚，由地幔和核心所不具備的粒子構(gòu)成，主要為氫（含量83±3%）和氦（含量15±3%）。氦所占的比例接近于太陽(yáng)氦的含量。此外，天王星大氣中碳的含量較高，?碳/氫比率為太陽(yáng)的30倍右，?Ingersoll認(rèn)為這是因?yàn)樘焱跣请x太陽(yáng)較遠(yuǎn)，形成行星所需的物質(zhì)較少，故在太陽(yáng)系的行星中形成時(shí)間相對(duì)較晚，此時(shí)太陽(yáng)已經(jīng)形成，太陽(yáng)風(fēng)把原始行星盤(pán)中較輕的元素如氫和氦帶走，導(dǎo)致碳的比例升高?。?天王星大氣成分中，含量排名第三的為甲烷（含量2.3%），而天王星在可見(jiàn)光條件下顯示藍(lán)綠色的外觀，正是由于在天王星的外層云層之上，有一層甲烷霧霾，它吸收了大部分的紅光。但是，在土星和木星外層并沒(méi)有甲烷霧霾層，這是因?yàn)閮烧弑砻鏈囟认鄬?duì)較高，甲烷并未凝結(jié)。而天王星和海王星表面溫度相對(duì)較低，甲烷則會(huì)凝結(jié)。
天王星大氣參數(shù)和部分成分混合率如下：
天王星大氣參數(shù)
大氣的垂直結(jié)構(gòu)
研究表明，天王星和海王星大氣的壓強(qiáng)和溫度垂直結(jié)構(gòu)很相似，他們與木星等氣態(tài)巨行星有明顯區(qū)別。但是由于缺少就位觀測(cè)資料，只能對(duì)觀測(cè)到的光譜進(jìn)行反演分析。2011年，Sromovsky等人對(duì)“旅行者2號(hào)探測(cè)器”觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次分析，認(rèn)為天王星大氣的垂直結(jié)構(gòu)由5個(gè)氣溶膠層組成，最上層的是平流層中的霧霾層，在對(duì)流層中存在4個(gè)氣溶膠層，分別是壓強(qiáng)在0.1~1.2bar之間的上層對(duì)流層大氣、1.2~2bar之間的兩層較為緊湊的氣溶膠層，以及壓強(qiáng)大于2bar的底層對(duì)流大氣層。2013年，Tice等人使用美國(guó)航空航天局的紅外望遠(yuǎn)鏡對(duì)天王星大氣在0.8~1.8um的近紅外光譜進(jìn)行反演分析，結(jié)果顯示天王星大氣垂直結(jié)構(gòu)只存在兩個(gè)明顯的分層：壓強(qiáng)低于1bar的霧霾層；底部存在著光厚的對(duì)流層。
天王星對(duì)流層的海拔在 -300至 50km之間，壓力為100至0.1bar。它是大氣層最低且最稠密的部分，溫度隨著海拔的升高而降低。其從對(duì)流層底部 -300km處的約320K（47°C；116°F）降至 50km處的53K（-220°C；-364°F）。對(duì)流層被認(rèn)為具有高度復(fù)雜的云結(jié)構(gòu)，是大氣的動(dòng)態(tài)部分，表現(xiàn)出強(qiáng)風(fēng)、明亮的云和季節(jié)變化。
天王星大氣層的中層是平流層，其平均海拔在50到4,000km之間，壓力在0.1到 10?10bar之間。溫度隨著海拔高度逐漸升高，從對(duì)流層頂?shù)?53K（?220°C；?364°F）到熱層底部的 800至 850K（527 至 577°C；980 至1070°F）。加熱是由甲烷和其他碳?xì)浠衔镂?a href="/hebeideji/7198218456926404647.html">太陽(yáng)紫外線和紅外線輻射引起的。
云和大氣環(huán)流
在計(jì)算機(jī)處理獲取的假彩色圖像中，可以發(fā)現(xiàn)天王星與其他氣態(tài)巨行星相似的云帶特征。這些云帶和木星、土星上的云帶一樣平行于赤道。并且，在42°S?至50°S?之間存在一條狹長(zhǎng)的明亮帶狀物，被稱為"極地衣領(lǐng)"。這一區(qū)域被認(rèn)為是甲烷密集區(qū)域。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在天王星上識(shí)別出了約20片亮云，并于2006年發(fā)現(xiàn)天王星北半球存在暗斑。相對(duì)于土星和木星，天王星的數(shù)據(jù)不是很完整，風(fēng)速信息多為南北半球緯度高于20°的區(qū)域，這些區(qū)域風(fēng)速與天王星自轉(zhuǎn)方向一致幾乎都是正的，根據(jù)推測(cè)，在20°內(nèi)的赤道地區(qū)可能是負(fù)風(fēng)速，這里風(fēng)速可達(dá)200m/s。
氣候
天王星極端的軸向傾斜會(huì)導(dǎo)致異常天氣。據(jù)美國(guó)航空航天局稱，當(dāng)陽(yáng)光多年來(lái)首次到達(dá)某些地區(qū)時(shí)，它會(huì)加熱大氣，引發(fā)巨大的春季風(fēng)暴。
旅行者2號(hào)探測(cè)器于1986年盛夏時(shí)首次在天王星南部拍攝照片時(shí)，拍到只有大約10片可見(jiàn)云，且無(wú)法觀測(cè)到北半球的部分。幾十年后，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡等先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡使科學(xué)家們觀測(cè)到了天王星上的極端天氣。
2014年，天文學(xué)家第一次看到天王星上肆虐的夏季風(fēng)暴。這些巨大的風(fēng)暴發(fā)生在地球距離太陽(yáng)最近的七年后，至于為什么巨大的風(fēng)暴發(fā)生在太陽(yáng)對(duì)地球的加熱達(dá)到最大值之后仍然是一個(gè)謎。
天王星上的其他異常天氣包括鉆石雨，鉆石雨會(huì)下沉到天王星和海王星等冰冷氣態(tài)巨行星表面以下數(shù)千英里處。
軌道特性
天王星每 84 年繞太陽(yáng)一周（天王星上的一年相當(dāng)于 84 個(gè)地球年）。這就造成了天王星的南北極其中一個(gè)被太陽(yáng)持續(xù)照射42年，另一個(gè)則一直處于42年的極夜之中。它與太陽(yáng)的平均距離約為30億公里。到達(dá)天王星的陽(yáng)光強(qiáng)度約為地球上的1/400。因此天王星始終處于寒冷中。
天王星的自轉(zhuǎn)周期為17小時(shí)14分鐘（與地球時(shí)間相比，天王星上的一天約為17小時(shí)14分鐘）。然而，就像其他氣態(tài)巨行星一樣，它也會(huì)經(jīng)歷沿其自轉(zhuǎn)方向的相對(duì)較強(qiáng)的風(fēng)。在某些緯度地區(qū)，例如從赤道到南極三分之二的地區(qū)，大氣層的運(yùn)動(dòng)速度明顯加快，因此可以在 14 小時(shí)內(nèi)完成自轉(zhuǎn)。天王星幾乎是在軌道上躺著轉(zhuǎn)動(dòng)的，它的自轉(zhuǎn)軸位于太陽(yáng)系平面的一側(cè)，軸向傾斜為97.77度。
天王星自轉(zhuǎn)軸與太陽(yáng)系平面大致平行，傾斜97.77°。這一特征使天王星的季節(jié)變化與其他行星完全不同。臨近夏至時(shí)，一極持續(xù)面向太陽(yáng)，而另一極則完全籠罩在黑暗中。在天王星軌道的另一側(cè)，兩極朝向太陽(yáng)的方向相反，每極大約有 42 年的連續(xù)光照，而另一極則處于黑暗。在春分的時(shí)候，太陽(yáng)正對(duì)著天王星的赤道，產(chǎn)生與大多數(shù)其他行星相似的晝夜周期。
天王星的赤道比兩極更熱。導(dǎo)致這種情況的潛在機(jī)制尚不清楚，也不知道天王星為何有如此不尋常的軸傾斜。然而，據(jù)推測(cè)，天王星在大約3到40億年前，在太陽(yáng)系形成時(shí)與一顆地球大小的原行星發(fā)生了碰撞。
1970年，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決定行星或衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)極位于不變平面的北側(cè)稱為北，以北緯為正。根據(jù)這個(gè)定義，天王星北半球在2007年12月6日達(dá)到最近春分點(diǎn)，2030年4月9日達(dá)到夏至點(diǎn)，2050年1月31日達(dá)到秋分點(diǎn)，2069年9月29日達(dá)到冬至點(diǎn)。
天王星軌道參數(shù)如下：
環(huán)系統(tǒng)
天王星環(huán)是由大量小顆粒組成的圍繞天王星旋轉(zhuǎn)的環(huán)形系統(tǒng)。1977年3月10日，柯伊伯機(jī)載天文臺(tái)的?Elliot等天文學(xué)家因觀測(cè)到天王星了掩蓋一顆恒星，原本打算研究天王星的大氣，卻意外地發(fā)現(xiàn)在天王星遮蔽的前后，被遮蔽的恒星曾經(jīng)短暫的消失了5次，由此天文學(xué)家推斷天王星具有5個(gè)環(huán)，并按照距離天王星的距離從近到遠(yuǎn)依次命名為α環(huán)、β環(huán)、γ環(huán)、δ環(huán)和ε環(huán)。?同年12月23日和1978年4月10日的兩次天王星掩星觀測(cè)又發(fā)現(xiàn)了4個(gè)環(huán)。科學(xué)家仔細(xì)分析了旅行者2號(hào)探測(cè)器獲取的影像之后，又發(fā)現(xiàn)了更多的環(huán)結(jié)構(gòu)。目前天王星有13個(gè)已經(jīng)命名的環(huán)，數(shù)量大于木星環(huán)和海王星環(huán)，但是小于土星環(huán)。
按照與天王星的距離從近到遠(yuǎn)的順序，依次是天衛(wèi)十一R、6、5、4、α、β、η、γ、δ、λ、ε、v和μ。其中窄的主環(huán)有9個(gè)，分別是6、5、4、a、β、η、Y、δ、e；多塵環(huán)2個(gè)，分別是1986U2R和λ；外環(huán)2個(gè)，分別是μ和v。在主環(huán)之間還存在很多暗塵帶和不完整的弧，這些環(huán)很暗(幾何反照率≤5%～6%),可能由水冰和暗的有機(jī)化合物組成。其粒徑一般在0.2～20m?之間，可能來(lái)源于一些衛(wèi)星因碰撞產(chǎn)生的碎片。環(huán)系統(tǒng)的形成時(shí)間不會(huì)早于6億年前。
天王星環(huán)系統(tǒng)各組成部分的主要參數(shù)如下：
衛(wèi)星
與其他氣態(tài)巨行星一樣，天王星也有許多衛(wèi)星。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)27顆衛(wèi)星，并以威廉·莎士比亞和亞歷山大·波普作品中的人物命名。天王星衛(wèi)星系統(tǒng)是巨行星中質(zhì)量最小的。即使將所有的天王星衛(wèi)星質(zhì)量加起來(lái)，仍然不到海王星最大的衛(wèi)星海衛(wèi)一的一半。它們的表面積都比澳大利亞大陸小，而且大多數(shù)都缺乏大氣層。按照衛(wèi)星的規(guī)模和軌道特征，可將天王星的衛(wèi)星分作三群：13顆內(nèi)圈衛(wèi)星、5顆主群衛(wèi)星和9顆不規(guī)則衛(wèi)星。它們與天王星環(huán)有著緊密的關(guān)系，可能因?yàn)榄h(huán)系統(tǒng)是由一顆或多顆小內(nèi)圈衛(wèi)星分裂而成。其中5顆主群衛(wèi)星的質(zhì)量足夠大，能使自身縮成近球體。內(nèi)圈衛(wèi)星的軌道均位于天衛(wèi)五以內(nèi)，不規(guī)則衛(wèi)星的軌道均位于天衛(wèi)四之外，距離天王星很遠(yuǎn)，且軌道離心率和軌道傾角都很高(大部分為逆行)。其所有衛(wèi)星基本參數(shù)如下：
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相關(guān)影響
太陽(yáng)對(duì)天王星的影響
牛津大學(xué)和雷丁大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)影響天王星周圍云層的顏色和形成。研究人員還發(fā)現(xiàn)天王星亮度的變化表明其云層正在發(fā)生變化，這種變化是由兩個(gè)過(guò)程引起的：一種是紫外線水平的波動(dòng)改變了大氣中顆粒物的顏色；另一種是由于來(lái)自太陽(yáng)系外的高速粒子形成的宇宙射線轟擊大氣層，影響云的形成。天王星的大氣層跟海王星大氣層一樣能夠?qū)M(jìn)入的高能粒子作出反應(yīng)。
其他行星的影響
研究表明，天王星至少受到過(guò)兩次猛烈的撞擊，研究人員首先對(duì)單次撞擊場(chǎng)景進(jìn)行建模。他們發(fā)現(xiàn)這次碰撞很可能發(fā)生在太陽(yáng)系的早期，當(dāng)時(shí)天王星仍然被塵埃和氣體盤(pán)包圍，這些塵埃和氣體盤(pán)最終形成了它的衛(wèi)星。再一次的撞擊使天王星失去了平衡，傾斜的赤道面進(jìn)行重組。同時(shí)衛(wèi)星與天王星一樣發(fā)生了傾斜。
觀測(cè)與探測(cè)
天體的觀測(cè)和探測(cè)，能幫助人們探索宇宙的起源和演化、尋找地外生命。天王星在20世紀(jì)的大部分時(shí)間里一直在南方星座中緩慢移動(dòng)，再加上小于4角秒的小圓盤(pán)尺寸和看似平淡無(wú)奇的綠色表面，導(dǎo)致它是一顆長(zhǎng)期以來(lái)被業(yè)余天文學(xué)家忽視的行星。
業(yè)余觀測(cè)
觀察天王星并不是特別困難，因?yàn)樗幱谌庋劭梢?jiàn)度的邊緣，用雙目望遠(yuǎn)鏡很容易看到。用典型的業(yè)余望遠(yuǎn)鏡會(huì)看到一個(gè)小藍(lán)點(diǎn)大小的天王星。如果將望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)調(diào)至200倍，就可以看到一個(gè)圓盤(pán)大小的天王星。
由于天王星的表觀直徑很小，因此拍攝天王星需要相當(dāng)長(zhǎng)焦距的照相機(jī)。為了獲得適當(dāng)?shù)膱D像比例，應(yīng)該將焦比設(shè)定為f/30到 f/40左右。天王星的自轉(zhuǎn)速度比木星和土星慢得多，因此獲得單個(gè)圖像所需的時(shí)間為8到10分鐘。
天王星在夜空中很難找到，尤其是位于光污染嚴(yán)重的地區(qū)時(shí)。為了找到天王星，人們?cè)谕h(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)鏡上安裝了一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)軸傾角計(jì)，同時(shí)在瞄準(zhǔn)鏡的頂部放了一個(gè)指南針。觀察時(shí)在方位角上移動(dòng)瞄準(zhǔn)鏡，直到找到天王星。想要準(zhǔn)確找到天王星，還可以利用觀星者移動(dòng)應(yīng)用程序軟件，它可以準(zhǔn)確地找到天體所在的位置。觀測(cè)時(shí)只需啟動(dòng)應(yīng)用程序，搜索天王星并將手機(jī)指向指示的方向。
觀測(cè)天王星的最佳時(shí)間是當(dāng)其位于“沖日”位置時(shí)，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間段天王星距離地球最近，而地球恰好位于太陽(yáng)和天王星之間。
專業(yè)觀測(cè)
1781 年威廉·赫歇爾用家中自制的6英寸（15.2 厘米）牛頓反射鏡定期觀測(cè)到天王星有一個(gè)明顯的圓盤(pán)和綠色的色調(diào)。經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家安德烈斯·約翰·萊塞爾對(duì)其軌道的研究和計(jì)算并揭示了天王星是一顆行星。
1870 年初，布夫漢姆先生使用了倍率為212和320的9英寸（22.8厘米）反射鏡，觀察到天王星圓盤(pán)上的亮點(diǎn)區(qū)域，并以此來(lái)估計(jì)天王星的自轉(zhuǎn)周期為12小時(shí)（現(xiàn)代公認(rèn)的周期超過(guò)17小時(shí)）。1873年1月16日晚上，羅斯勛爵使用72英寸反射鏡觀察天王星，雖然視野和清晰度都非常好，但他什么也沒(méi)觀察到。
1883年5月和6月期間，楊教授使用普林斯頓天文臺(tái)的23英寸（58 厘米）折射鏡觀測(cè)天王星，發(fā)現(xiàn)了天王星上兩條微弱的赤道帶以及天王星上的大氣活動(dòng)。1884年3月18日，托隆和貝浩登兩位觀察者使用14英寸（35 厘米）的尼斯望遠(yuǎn)鏡觀察到天王星上有跟火星相似的黑點(diǎn)。
1934年，維爾特通過(guò)觀測(cè)提出了第一個(gè)天王星內(nèi)部模型，他認(rèn)為天王星是由巖石核心、冰層和富含氫的大氣層組成。 1951 年，來(lái)自曼徹斯特的拉姆齊提出了另一種天王星內(nèi)部模型。拉姆齊認(rèn)為天王星主要由甲烷、氨和水組成。
奧米拉在1981年使用哈佛大學(xué)天文臺(tái)的0.23m折射鏡對(duì)天王星上的云進(jìn)行了七次目視觀測(cè)，成功推導(dǎo)出天王星的自轉(zhuǎn)周期。奧米拉獲得的天王星自轉(zhuǎn)周期值在16-16.2小時(shí)之間。
科學(xué)探測(cè)
美國(guó)航空航天局旅行者2號(hào)探測(cè)器是唯一近距離觀察過(guò)天王星的航天器，其內(nèi)部裝有科學(xué)成像系統(tǒng)、紫外光譜儀、紅外干涉光譜儀、光偏振計(jì)、三軸磁通量門(mén)磁力計(jì)、等離子體光譜儀、低能帶電粒子實(shí)驗(yàn)儀器、等離子體波實(shí)驗(yàn)儀器、宇宙射線望遠(yuǎn)鏡以及科學(xué)射電系統(tǒng)。1986年1月24日，旅行者2號(hào)首次訪問(wèn)天王星。航天器到達(dá)了距天王星云層81500公里的范圍內(nèi)。通過(guò)旅行者2號(hào)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了天王星的10顆新衛(wèi)星、兩個(gè)新環(huán)（使環(huán)的數(shù)量增加到11圈，不包括2003年發(fā)現(xiàn)的）以及比土星更強(qiáng)的磁場(chǎng)。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是第一臺(tái)被放置在太空中的大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其內(nèi)部裝有廣角相機(jī)、宇宙起源攝譜儀、高級(jí)巡天相機(jī)、太空望遠(yuǎn)鏡成像攝譜儀、近紅外相機(jī)、多目標(biāo)光譜儀以及精細(xì)制導(dǎo)傳感器。哈勃望遠(yuǎn)鏡可看到的范圍從紫外線延伸到可見(jiàn)光，直至近紅外線。2005年12月22日美國(guó)航空航天局宣布，根據(jù)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片，發(fā)現(xiàn)天王星周圍有一對(duì)新的藍(lán)色光環(huán)，以及繞天王星運(yùn)行的兩顆新的小衛(wèi)星。哈勃發(fā)現(xiàn)的最大環(huán)的直徑是之前已知的行星環(huán)的直徑的兩倍。
德國(guó)德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心（HZDR）、羅斯托克大學(xué)和法國(guó)聯(lián)邦理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)針對(duì)天王星和海王星開(kāi)展了一項(xiàng)新穎的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)在太陽(yáng)系外圍的冰巨星內(nèi)確實(shí)會(huì)下“鉆石雨”。
2023年4月，美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡）不僅捕捉到了天王星光環(huán)圖像，還拍攝到它的云層和極帽。
重大事件
磁場(chǎng)引發(fā)地球地震
2011年3月28日，印度尼西亞的蘇門(mén)塔臘島附近海域發(fā)生強(qiáng)烈地震。德國(guó)《圖片報(bào)》報(bào)道稱這次大地震是因?yàn)樘焱跣沁\(yùn)行時(shí)對(duì)地球赤道附近的板塊產(chǎn)生了影響：天王星的磁場(chǎng)對(duì)地球板塊產(chǎn)生了劇烈的吸引力，造成了海底大地震。美國(guó)航空航天局內(nèi)部權(quán)威科學(xué)家也支持這篇報(bào)道的觀點(diǎn)。
發(fā)生逆行運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象
2022年8月24日，天王星發(fā)生逆行運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象：天王星穿過(guò)白羊座東南部恒星的向東運(yùn)動(dòng)將減慢直至停止，然后開(kāi)始向西逆行。這一現(xiàn)象持續(xù)到2023年1月。行星逆行是由地球自身繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)引起的。當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，人們的視角會(huì)發(fā)生變化，這導(dǎo)致天體在天空中的視位置從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)。
同時(shí)發(fā)生了和月掩天王星
2022年11月8日，同時(shí)發(fā)生了月全食和月掩天王星的現(xiàn)象。平時(shí)，由于月亮太過(guò)明亮，天王星從月亮背后經(jīng)過(guò)時(shí)，很難被觀測(cè)到。月全食發(fā)生時(shí)，正值天王星沖日，此時(shí)月球較之前暗淡許多，所以通過(guò)雙目望遠(yuǎn)鏡、小型天文望遠(yuǎn)鏡，可以清晰看到天王星被“血月”的身影所遮擋。
“星星相吸”
2024年7月15日和16日凌晨，火星與天王星極近，上演“星星相吸”。專家介紹稱，火星與天王星之間的實(shí)際距離非常遙遠(yuǎn)，出現(xiàn)極近現(xiàn)象是視覺(jué)效果。此次火星與天王星極近，其最近時(shí)刻發(fā)生在15日22時(shí)左右，二者相距僅32角秒，差一點(diǎn)就形成“行星互掩”現(xiàn)象。中國(guó)公眾觀測(cè)極近現(xiàn)象的最佳時(shí)機(jī)是在15日和16日凌晨，火星與天王星從東北方天空升起后。15日凌晨，二者相距約45角秒，16日凌晨更近一些，約34角秒。本次火星與天王星極近，火星肉眼可見(jiàn)，天王星肉眼則很難看到，但借助雙目望遠(yuǎn)鏡或小型天文望遠(yuǎn)鏡就很容易觀察到。通過(guò)望遠(yuǎn)鏡看到在火星附近泛著藍(lán)綠色光芒的星星，就是天王星。
學(xué)術(shù)研究
2022年5月，本諾·諾伊恩施萬(wàn)德和拉維特·海爾德提出了天王星和海王星的經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)模型，他們認(rèn)為此前根據(jù)旅行者2號(hào)探測(cè)器提供的數(shù)據(jù)推測(cè)的天王星自轉(zhuǎn)周期（17.24小時(shí)）并不能代表其深層內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)周期。他們假設(shè)天王星有兩個(gè)自轉(zhuǎn)周期，并研究了不同假設(shè)的自轉(zhuǎn)周期對(duì)天王星密度、摩爾質(zhì)量、重力場(chǎng)和形狀的影響。最后建議將天王星自轉(zhuǎn)周期改為16.57小時(shí)。
為了研究海王星與天王星，歐文等將哈勃空間望遠(yuǎn)鏡以及美國(guó)航空航天局紅外望遠(yuǎn)鏡收集的近紅外光譜擬合到三層氣溶膠模型中（該模型的最上層是采用光化學(xué)作用產(chǎn)生薄霧，中間層采用霾粒子作為甲烷的凝結(jié)核，最后采用霾粒子及硫化氫作為最深層）。這個(gè)模型反映了天王星和海王星之間存在顯著的相似之處（包括垂直溫度分布和大氣成分）。
相關(guān)文化
在希臘神話中，萬(wàn)物出現(xiàn)之前，“餃子”生下了蓋亞（大地）。蓋亞又生了很多小孩，其中第一個(gè)誕生出來(lái)的就是天空——烏拉諾斯（天王星）。后來(lái)烏拉諾斯又娶蓋亞為妻，他們就成了奧林匹斯山眾神的父母，同時(shí)也是祖父母。
在占星術(shù)中，天王星和新觀念的誕生有關(guān)。天王星促進(jìn)了新的發(fā)明以及科技上的新發(fā)現(xiàn)和進(jìn)步，同時(shí)天王星還代表著反叛、革命、蔑視。從美學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看天王星，通常和天藍(lán)、土耳其藍(lán)以及藍(lán)綠色相聯(lián)結(jié)。不規(guī)則和斷裂的線條也是天王星的特征之一。在占星學(xué)中，各種爆炸、閃電、閃光或突然中斷的韻律，都和天王星有關(guān)聯(lián)。天王星被認(rèn)為是第十一個(gè)星座水瓶座的守護(hù)星。
1932年，中國(guó)共產(chǎn)黨人饒彰風(fēng)籌辦名為《天王星》的刊物，他希望這份刊物在宣傳革命中發(fā)揮巨大作用。
二次世界大戰(zhàn)中，格奧爾吉·康斯坦丁諾維奇·朱可夫將軍領(lǐng)導(dǎo)的蘇聯(lián)紅軍發(fā)起了天王星行動(dòng)，這次行動(dòng)扭轉(zhuǎn)了斯大林格勒戰(zhàn)役的局勢(shì)。
音樂(lè)方面，《魔術(shù)師天王星》曲目從四個(gè)銅管樂(lè)音符開(kāi)始，從沉重過(guò)渡到喧鬧，展示了天王星的冰冷以及強(qiáng)大的力量。
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