天王星
天王星（英语：Uranus），太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远次序排列为第七颗大行星（18.37—20.08天文单位）。质量、大小属中等。其体积在太阳系中排名第三（比海王星大），质量排名第四（小于海王星），几乎横躺着围绕太阳公转。天王星的英文名称Uranus来自古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯（Οὐρανός），是克洛诺斯的父亲，宙斯的祖父。
1781年为英国F.W.赫歇尔偶然发现，最亮时可达5.7等，视圆面略呈蓝绿色。天王星的大气厚度达几千千米，其中80％为氢，氦占10％～15％，其余是甲烷、氨等，与彗星大气的成分相仿。由于大气高速气流的搅拌作用，大气内各处温度较均匀，约在97开左右。它没有巨行星表面的那种带纹，最独特之处是它的侧向自转，一般认为这是大星子撞击的结果。
1986年旅行者2号的探测使人们对它有了深刻的了解。在其大气之下是一个深8000千米的由水组成的大海，海水温度高达3000多K，但因处于高压下而保持气液态的平衡。天王星的磁场只有地球磁场的1／10，但磁轴与自转轴的交角达55°，从磁场测出的周期为17小时15分，与从大气测得的值不同。天王星也有磁层和辐射带。近年来，有人甚至认为整个天王星是由许多彗星集聚而成的。旅行者2号还发现了天王星的卫星有15颗，色彩不一，强弱不同的环带多达20条。
旅行者2号在1986年1月24日最接近天王星，并随即发现了10个之前未知的天然卫星。另外太空船亦探测了天王星由其自转轴倾斜97.77°缘故而独特的大气层，并观察了他的行星环系统。
天王星是太阳系里第三大的行星，它于距离太阳约28亿公里（17亿英里）的距离围绕太阳公转。其公转周期是84年，自转周期则是17小时14分钟。天王星的自转独特在于它实际上是倾倒在其轨道滚动，一般认为这个不寻常的位置是由于在太阳系的形成早期曾与一颗行星大小的星体碰撞过的原故。由于它的奇怪定位，使它的两极会分别接受长达42年的白昼或晚上，所以科学家们都不知道会在天王星上发现到些什么。
旅行者2号发现了其中一样因天王星的倾斜位置而对其倾斜了60度的磁场的影响，就是其磁尾因天王星的转动而被扭曲成为了一个螺旋形，出现在天王星的后方。不过其实在旅行者到访之前，人们对天王星拥有磁场并不知情。
天王星的辐射带被发现如土星的一样密集。辐射带里辐射的密集程度，会令光线把任何困在卫星或环里冰面上的甲烷迅速地（在100000年以内）变暗。这样解释了为什么天王星的卫星及环大部份都以灰色为主。
在日光直射的一极检测到一些高层次的雾，发现这些雾帮助散播大量的紫外光，这个现象称之为“日辉”。其平均温度是60K（-350°F）。令人惊讶的是，即使是被照射的一极和黑暗的一极，在整颗行星上的云顶气温几乎一致。
在五颗最大的天然卫星中运行轨迹最靠近天王星的天卫五，展示出它是太阳系中最奇怪的星体之一。当旅行者2号飞过时，从拍摄回来的详细照片中看到其表面上有一些深达20公里（12英里）的峡谷、隆起的断层和新旧年龄混合的地表。有理论指天卫五可能是把早期一些猛烈撞击后破裂的物质重新组合而成。
太空船同时亦观测了九个已知的环，显示出天王星的环与木星和土星的环截然不同。整个星环系统相对地较新，并非与天王星形成时一起形成。星环里的组成粒子有可能是一颗因高速撞击或被潮汐力撕碎的卫星碎片而形成。
发现
天王星在被发现是行星之前，已经被观测了很多次，但都把它当作恒星看待。最早的纪录可以追溯至1690年约翰·佛兰斯蒂德在星表中将他编为金牛座34，并且至少观测了6次。法国天文学家Pierre Lemonnier在1750至1769年也至少观测了12次，包括一次连续四夜的观测。
威廉·赫歇尔在1781年3月13日于他位于索美塞特巴恩镇新国王街19号自宅的庭院中观察到这颗行星（赫歇尔天文博物馆），但在1781年4月26日最早的报告中他称之为彗星。赫歇尔用他自己设计的望远镜“对这颗恒星做了一系列视差的观察”。他在他的学报上的记录着：“在与金牛座ζ成90°的位置……有一个星云样的星或者是一颗彗星。”在3月17日，他注记着：“我找到一颗彗星或星云状的星，并且由他的位置变化发现是一颗彗星。”当他将发现提交给皇家学会时，虽然含蓄的认为比较像行星，但仍然声称是发现了彗星：
"The power I had on when I first saw the comet was 227. From experience I know that the diameters of the fixed stars are not proportionally magnified with higher powers,as planets are; therefore I now put the powers at 460 and 932, and found that the diameter of the comet increased in proportion to the power, as it ought to be, on the supposition of its not being a fixed star, while the diameters of the stars to which I compared it were not increased in the same ratio. Moreover, the comet being magnified much beyond what its light would admit of, appeared hazy and ill-defined with these great powers, while the stars preserved that lustre and distinctness which from many thousand observations I knew they would retain. The sequel has shown that my surmises were well-founded, this proving to be the Comet we have lately observed."
（“我第一次看到这颗彗星时的能量是227。从经验中我知道，固定恒星的直径并没有像行星那样按比例放大。所以我现在把权力在460年和932年，发现彗星的直径成比例增加的力量，应该是，假设的不是一个固定的恒星，而恒星的直径相比，我不是在相同的比例增加。此外，由于彗星被放大得比它的光线所能接受的大得多，它在这些巨大的力量作用下，显得模糊不清，模糊不清，而星星却保留着我从成千上万次观察中所知道的那种光泽和清晰。续集表明我的猜测是有根据的，这证明是我们最近观测到的彗星。”）
赫歇尔因为他的发现被通知成为皇家天文学家，并且语无伦次地回复说：“我不知该如何称呼它，它在接近圆形的轨道上移动很像一颗行星，而彗星是在很扁的椭圆轨道上移动。我也没有看见彗发或彗尾。”
当赫歇尔继续谨慎的以彗星描述他的新对象，其他的天文学家已经开始做不同的怀疑。俄国天文学家Anders Johan Lexell估计它至太阳的距离是地球至太阳的18倍，而没有彗星曾在近日点四倍于地球至太阳距离之外被观测到。柏林天文学家约翰·波得描述赫歇尔的发现像是“在土星轨道之外的圆形轨道上移动的恒星，可以被视为迄今仍未知的像行星的天体”。波得断定这个以圆轨道运行的天体比彗星更像是一颗行星。
这个天体很快便被接受是一颗行星。在1783年，法国科学家拉普拉斯证实赫歇尔发现的是一颗行星。赫歇尔本人也向皇家天文学会的主席约翰·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。”
命名
马斯基林曾这样的问赫歇尔：“作为天文学世界的恩宠（原文如此），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。”回应马基斯林的请求，赫歇尔决定命名为“乔治之星（Georgium Sidus）”或“乔治三世”以纪念他的新赞助人——乔治三世。他在给约瑟夫·贝克的信件中解释道：
"In the fabulous ages of ancient times the appellations of Mercury, Venus, Mars, Jupiter and Saturn were given to the Planets, as being the names of their principal heroes and divinities. In the present more philosophical era it would hardly be allowable to have recourse to the same method and call it Juno, Pallas, Apollo or Minerva, for a name to our new heavenly body. The first consideration of any particular event, or remarkable incident, seems to be its chronology: if in any future age it should be asked, when this last-found Planet was discovered? It would be a very satisfactory answer to say, 'In the reign of King George the Third."
天文学家Jerôme Lalande建议将这颗行星称为赫歇尔以尊崇它的发现者。但是，波得赞成用希腊神话的乌拉诺斯，译成拉丁文的意思是天空之神，中文则称为天王星。波得的论点是农神（土星）是宙斯（木星）的父亲，新的行星则应该取名为农神的父亲。天王星的名称最早是在赫歇尔过世一年之后的1823年才出现于官方文件中。乔治三世或“乔治之星”的名称在之后仍经常被使用（只在英国使用），直到1850年，HM航海历才换用天王星的名称。
天王星的名称是行星中唯一取自希腊神话而非罗马神话的，天王星的形容词（Uranian）被铀的发现者Martin Klaproth用来命名在1789年新发现的元素。Uranus的重音在第一个音节，因为倒数第二个音a是短音（ūrănŭs）并且是开放的音节。这样的音节在拉丁文中从未被强调过，因此在传统上名字的正确发音是来自英语的[ˈjʊ.rə.nəs]。传统上不正确的发音，重音落在第二音节并且将a发成长音是很普通的。
天王星的天文学符号是Astronomical symbol for Uranus，它是火星和太阳符号的综合，因为天王星是希腊神话的天空之神，被认为是由太阳和火星联合的力量所控制的。他在占星学上的符号，是Lalande在1784年建议的。在给赫歇尔的一封信中，Lalande描述他是“您的名字首次战胜地球的符号”（"a globe surmounted by the first letter of your name"）。在东亚，也都翻译成天王星（sky king star）。
行星环
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。它是继土星环之后，在太阳系内发现的第二个环系统。已知天王星环有13个圆环，其中最明亮的是ε环（Epsilon），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，暗示她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，单环的环反射率非常低。
环的发现日期是1977年3月10日，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J. Mink使用柯伊伯机载天文台观测时。这个发现是很意外的，他们原本的计划是观测天王星掩蔽SAO 158687以研究天王星的大气层。然而，当他们分析观测的资料时，他们发现于行星掩蔽的前后，这颗恒星都曾经短暂的消失了五次。他们认为，必须有个环系统围绕着行星才能解释。后来他们又侦测到四个额外的环。旅行者2号在1986年飞掠过天王星时，直接看见了这些环。旅行者2号也发现了两圈新的光环，使环的数量增加到11圈。
在2005年12月，哈勃太空望远镜侦测到一对早先未曾发现的蓝色圆环。最外围的一圈与天王星的距离比早先知道的环远了两倍，因此新发现的环被称为环系统的外环，使天王星环的数量增加到13圈。哈柏同时也发现了两颗新的小卫星，其中的天卫二十六还与最外面的环共享轨道。在2006年4月，凯克天文台公布的新环影像中，外环的一圈是蓝色的，另一圈则是红色的。
关于外环颜色是蓝色的一个假说是，它由来自天卫二十六的细小冰微粒组成，因此能散射足够多的蓝光。天王星的内环看起来是呈灰色的。
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（Miranda）、艾瑞尔（Ariel）、乌姆柏里厄尔（Umbriel）、泰坦尼亚（Tatania）和欧贝隆（Obeon）。第一颗和第二颗（泰坦尼亚和欧贝隆）是威廉·赫歇耳在1787年3月13日发现的，另外两颗艾瑞尔和乌姆柏里厄尔是在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米兰达。
天王星卫星系统的质量是气体巨星中最少的，的确，五颗主要卫星的总质量还不到崔顿的一半。最大的卫星，泰坦尼亚，半径788.9公里，还不到月球的一半，但是比土星第二大的卫星Rhea稍大些。这些卫星的反照率相对也较低，乌姆柏里厄尔约为0.2，艾瑞尔约为0.35（在绿光）。这些卫星由冰和岩石组成，大约是50%的冰和50%的岩石，冰也许包含氨和二氧化碳。
在这些卫星中，艾瑞尔有着最年轻的表面，上面只有少许的陨石坑；乌姆柏里厄尔看起来是最老的。米兰达拥有深达20公里的断层峡谷，梯田状的层次和混乱的变化，形成令人混淆的表面年龄和特征。有种假说认为米兰达在过去可能遭遇过巨型的撞击而被完全的分解，然后又偶然的重组起来。
1986年1月，旅行者2号太空船飞越过天王星，在稍后研究照片时，发现了Perdita和10颗小卫星。后来使用地面的望远镜也证实了这些卫星的存在。
