一直以来，人们都知道有金木水火土五颗行星存在，这五颗行星通常来说在夜空中的亮度比任何星星都要亮，尤其是金星和木星。在“日心说”逐渐取代“地心说”后，人们对于土星以外的世界则充满了好奇。那里会不会有其他未知的天体呢？

天王星美丽深邃的颜色

1781年3月13日，英国天王星威廉·赫歇尔在自家的庭院中发现了这颗行星，但在1781年4月26日最早的报告中将其称之为彗星。而到了1783年，法国科学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯证实了赫歇尔发现的是一颗行星。赫歇尔本人也向英国皇家学会的主席约瑟夫·班克斯承认这个事实：“经由欧洲最杰出的天文学家观察，显示这颗新的星星，我很荣誉的在1781年3月指认出的，是太阳系内主要的行星之一。”

威廉·赫歇尔

金木水火土五颗行星在我们看来都是很亮的，哪怕在我们看来火星最暗的时候视星等也有1.84（最近太阳落山后火星在金星左边，视星等在1.65左右），和人马座的最亮星箕宿三差不多。但是天王星最亮的时候（天王星大冲）其视星等也才仅仅5.38，最暗的时候甚至达到了6.03。所以如果想靠肉眼看到天王星需要极其苛刻的观测条件，并且对观测者的视力也有很高的要求。

不过在几乎没有光污染与空气污染的古代，人们应该是可以看到天王星的。不过由于其极其缓慢的移动速度，再加上天王星这种挑战人眼极限的亮度，所以当时的人们并没有将其与行星联系到一起，可能就直接将其归到了恒星里边。

天王星是目前距离太阳第二远的大行星（毕竟现在那个X行星还仅仅是一个没有着落的猜想），其体积在八大行星里排行第三，但是质量却排行第四。其体积相当于65.2个地球，质量差不多是地球的14.63倍。天王星的近日点为18.33天文单位，远日点为20.11天文单位，如此远的距离使得天王星大气层的温度是太阳系八大行星中最低的-226℃。（虽然海王星离太阳更远，但是海王星因自身的内热源导致其温度要比天王星高上一点点）

天王星的公转周期大约是84年，也就是说差不多大约每八十多年它就会重新出现在天空中同一个位置。1690年，约翰·弗兰斯蒂德先于威廉·赫歇尔观测到了天王星，但是当时他误认为这是一颗恒星。再加上但是的天王星刚好运动到金牛座天区，所以弗兰斯蒂德就在他的星表中将天王星命名为金牛座34（34 Tau）。巧合的是，今天距离弗兰斯蒂德发现天王星差不多刚好经过了4个天王星的公转周期，所以现在的天王星刚好又运动到了金牛座天区附近。（现在天王星在白羊座与金牛座天区的交界处）

现在的天王星（可以看出它确实是太暗了，基本是挑战人眼极限的存在）

关于天王星的命名，还出现了一个小插曲：

八大行星中仅有天王星的英文名称Uranus取自希腊神话而非罗马神话。希腊神话中的天空之神，也是第一代神王乌拉诺斯（Uranus），是农神克洛诺斯（Cronus）的父亲，众神之王宙斯（Zeus）的祖父，这三代主神分别相当于罗马神话中的凯路斯（Caelus，未被天体使用），萨图恩（Saturn，土星的名称），朱庇特（Jupiter，木星的名称）。

乌拉诺斯

当初英国皇家天文学家马斯基林曾问赫歇尔：“帮天文学世界一个忙，为您的行星取个名字，这也完全是为了您所爱的，并且也是我们迫切期望您为您的发现所做的。”为回应马基斯林的请求，赫歇尔决定命名为“乔治之星”以纪念他的新赞助人，也是当时的英国国王——乔治三世。

此外，法国天文学家杰罗姆·拉兰德曾建议将这颗行星称为赫歇尔之星以尊崇它的发现者。但是，德国天文学家约翰·波得赞成用希腊神话中的Uranus命名。波得的观点是克洛诺斯是宙斯的父亲（罗马神话中萨图恩是朱庇特的父亲），新的行星则应该取名为克洛诺斯的父亲——乌拉诺斯。Uranus的名称最早是在赫歇尔去世一年之后的1823年才出现于官方文件中。乔治三世或“乔治之星”的名称在英国仍经常被使用，直到1850年，英国航海星历局才换用Uranus的名称。之后，Uranus便成为普遍接受的名字。

与其他行星不同的是，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°，这使得它的季节变化完全不同于其他的行星。天王星的平均自转周期为17时14分24秒，但天王星上的昼夜交替与之完全没有关系。

其它行星的自转轴基本都是相对于太阳系的轨道平面都是朝上的，而天王星的转动则像一个球一样侧着滚动。当天王星在至日前后时，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，但这里的太阳的位置非常的低，就像在地球的极圈内；其余地区则是极昼或极夜，没有日夜交替；当天王星公转到轨道的另一侧时，则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。

关于天王星为什么“躺着”自转，科学家们有一个大致的猜想。据科学家们推测，在天王星的形在过程中，其受到了来自另外一颗大质量行星的剧烈撞击，不但严重影响了天王星的运行轨道，连其自身的运行状态都发生了翻天覆地的变化，导致了天王星与其他行星完全不同的自转模式。

八大行星自转轴倾角（其中的金星虽然是逆着自转，但也算是“站”著叭）

天王星的颜色是令人着迷的青蓝色，天王星大气中的甲烷在可见和近红外的吸收带为其制造了明显的青蓝色。天王星大气的主要成分是氢、氦、甲烷和氘，据推测，其内部可能含有丰富的重元素。天王星的地幔由甲烷和氨的冰组成，可能含有水；而其内核由冰和岩石组成。

与其它的气态巨行星相比，天王星的大气层是非常平静的。与木星的大红斑、土星的大白斑以及下一篇将要提到的海王星大黑斑不同，天王星的表面并没有这种极为明显的风暴气旋。直到上个月（2023年5月），天文学家才首次确定天王星北极地区存在大型极地气旋。

据2023年6月12日的《Science News》期刊表示，这个气旋位于天王星的北极地区，直径约为2500公里，是目前已知太阳系内最大的气旋之一。经过分析，研究人员发现这个气旋形成的原因可能与天王星的轴倾斜度有关。与其他行星不同，天王星的轴倾斜度非常大，导致其北极地区长时间处于黑暗中。这种极端环境可能会导致大气环流异常，从而形成类似气旋这样的结构。

天王星北极气旋（图片来源于红外波段）

与其他气态巨行星相同，天王星也有属于自己的光环。

天王星与天王星环

天王星有一个暗淡的行星环系统，由直径约十米的黑暗粒状物组成。这是继土星环之后，在太阳系内发现的第二个环系统。天王星环包含13个已命名的小环，其中最明亮的是ε环，其他的环都非常黯淡。天王星的光环像木星的光环一样暗，但又像土星的光环那样有相当大的直径。

天王星环被认为是相当年轻的，在圆环周围的空隙和不透明部分的区别，暗示它们不是与天王星同时形成的，环中的物质可能来自被高速撞击或潮汐力粉碎的卫星。而最外面的第5个环的成分大部分是直径为几米到几十米的冰块。除此之外，天王星可能还存在着大量的窄环，宽度仅有50米，这些单环的环反射率都非常低。

天王星环结构示意图（左下角的Miranda即为天卫五，天王星的五颗大卫星中距离天王星最近的）

太阳系内许多大行星都有过人类的痕迹：水星有水手10号、信使号，还有最新的贝皮可伦坡号；而金星的探测从上世纪六十年代开始，世界各国前前后后发射了数十个金星探测器；火星就更不用说了，甚至载人火星航行都会在不远的未来变为现实。而木星身边也先后有先驱者10号、伽利略号、朱诺号的身影；土星身边也曾经有过先驱者11号、卡西尼号的陪伴。

而更加遥远的天王星，却只有旅行者2号在1986年1月近距离掠过，之后便一直没有新的天王星探测计划。旅行者2号于那年的1月24日最接近天王星，当时与天王星的距离近达81500公里。它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。此外，它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。

天王星的新月照片（拍摄于旅行者2号前往海王星的途中）

据2023年5月26日消息，美国宇航局的旅行者2号在几十年前飞掠天王星的时候，发现其南极周围出现了漩涡。天文学家当时展开了相关研究，发现天王星的大气温度并未发生变化，因此认为天王星的大气层相当稳定。

目前天王星有27颗已知天然的卫星，天王星卫星系统的质量是气态巨行星中最小的，其中最大的五颗卫星（天卫一至天卫五，也是天王星的五颗主群卫星）质量加起来还不到海王星最大卫星海卫一（这颗卫星也是比较特殊的，我会在下一篇中重点介绍）的一半。其中天王星最大的卫星天卫三半径只有1578公里，还不到月球的一半。

天王星最大的卫星——天卫三是太阳系内第八大的卫星，直径大约为1576.8公里（太阳系内第七大的卫星海卫一的直径大约是2706.8公里，比冥王星要大一点，所以天卫三就比冥王星小了不少），于1787年被威廉·赫歇尔发现。

天卫三

在天王星的27个卫星中，距离天王星最近的是天卫六和天卫七，其轨道半长轴大约在50000公里左右；而距离天王星最远的卫星是天卫二十四，其轨道半长轴大约是2090万公里。

截至目前，天王星已知拥有13颗内卫星（公转轨道在天卫五内侧的卫星），这些卫星的轨道都位于天卫五的内侧。所有内卫星都和天王星环有紧密联系，这些环本身可能就是由一或多个内层卫星的碎片组成。

或许在未来，人们会有新的天王星探测计划。到那时，应该就会有专属于天王星的探测卫星，穿过重重阻隔，经过数年航行，到达天王星的身边。