天王星（Uranus）又名烏拉諾斯（拉丁名aka Ouranos），太陽系從內到外第七顆行星，行星半徑第三大，行星質量太陽系第四大。天王星的成分與海王星相似，化學成分與氣態巨行星相似（木星和土星）有較大的不同。出于這個原因，科學家將天王星和海王星歸類為“冰巨行星”，以區別于氣態巨行星。

1781年，威廉·赫歇爾用自制望遠鏡發現并記錄了天王星，并試圖以國王喬治三世的名字命名，但未能成功最后，約翰·埃勒特·波德是以希臘神烏拉諾斯命名的。天王星被原始星云分裂—聚集—碰撞—吞并而形成。內部主要由冰（水冰、甲烷冰、氨冰）和巖石組成。它擁有太陽系中最冷的行星大氣，溫度為-224°C（371°F）氫和氦的含量是82.5±3%和15±3%天王星像其他行星一樣有一個環狀系統、磁層和許多衛星。2004年，美國宇航局哈勃望遠鏡觀測到天王星上有一個黑洞。通過數學模型和實驗室實驗的結合，科學家推斷天王星和海王星是存在的“鉆石雨”

天王星被發現后，人們對它進行了多次觀測。在探索天王星的過程中，“旅行者2號”和哈勃望遠鏡觀測到了許多關于天王星的信息。據新華網2022年5月報道，中國有望于2023年發射中國空間站望遠鏡，該望遠鏡口徑與美國哈勃太空望遠鏡相同，視場比哈勃太空望遠鏡大350倍。2023年4月，美國宇航局的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）捕捉到天王星的圖像暈。

據信，2011年蘇門答臘島附近的地震與天王星有關磁場；2022年8月，天王星逆行，同年11月發生月全食和天王星月食。為了研究天王星和海王星，貝諾·Neuensvander和Lavitt·Geldet提出了天王星和海王星的經驗結構模型，建議將天王星的自轉周期改為16.57小時。歐文等人提出的三層氣溶膠模型反映了天王星和海王星之間的顯著相似性。在占星學中，天王星代表革命、變化和轉變是第十一星座水瓶座的守護星。在希臘神話、中國文化、天王星元素可以在戰爭行動代碼和音樂中看到。

發現

早期研究

天王星雖然肉眼可見，但從未被明確分類。通常被誤認為是一顆恒星，推測希波克拉底可能在公元前128年首次將其記錄在他的星表中。后來，它被納入托勒密 s 《天文學大成》。然而，最早的明確觀察是在1690年由約翰·弗蘭斯蒂德觀察了六次，將其歸類為金牛座34。后來，查爾斯·萊蒙尼爾在1750年和 17693356年之間觀察了大約十四次。

快速發展

1781年3月13日，天文學家威廉·赫歇爾(William   Herschel)雙子座附近的一群小星用自制的227倍反射望遠鏡對s H星進行了觀測，發現了一顆淺綠色的星。他讓他的妹妹記錄下觀察結果，并跟蹤觀察幾天。當時他認為可能是太陽系的天體彗星。于是他向英國皇家學會提交了一篇題為《一顆彗星的報告》的論文。

后來數學家、天文學家和物理學家安德烈斯·約翰·萊塞爾（ 安德烈斯 約翰 埃克塞爾） 詳細研究了該天體的軌道，他計算并揭示了該天體實際上是一顆行星。聯合天文學會”成員、柏林天文學家約翰·埃勒特·波德在對其軌道進行類似的觀測后，也同意了這一觀點。萊克賽爾還提出，天王星的軌道表明，在其外還有另一顆未被發現的行星。18463356年發現海王星時，這個理論被證明是正確的。很快，天王星作為一顆行星成為科學界的共識，1783年，赫歇爾本人也向皇家學會承認了這一點。為了表彰他的發現，英國國王喬治三世給赫歇爾提供了每年 2003356英鎊的津貼，條件是他搬到溫莎，以便王室成員可以通過他的望遠鏡進行觀測。赫歇爾繼續觀測天王星，在 1787 年，他發現了這顆行星的兩顆明亮的衛星，后來被命名為天衛四 (Oberon) 和天威三 (Titania)赫歇爾還聲稱發現了天王星周圍的光環，就像土星周圍的光環一樣。然而，這一觀察在當時并未得到證實。

1821年，巴黎天文臺的數學家布瓦德根據新舊觀測數據計算出天王星的軌道，并發表了天王星運行表。他1781年的手表—1821年的預測和實際觀測非常一致，但1781年之前的計算和觀測并不一致，1830年之后的計算和觀測也不一致。1851年，英國商人和天文學家威廉·羅素在天王星又發現了兩個衛星軌道，它們被命名為天威（Ariel）和天衛二（Umbriel）

鼎盛時期

1948年6月16日，233，358，天威在麥克唐奈天文臺被柯伊伯發現（Prospero  ）1977年3月，旅行者2號發現天王星和土星一樣被光環包圍。1986年，旅行者2號飛越天王星當年1月24日，旅行者2號在81500公里內接近天王星，研究天王星的大氣。還發現了10顆天王星衛星。2005年，美國宇航局拍攝了哈勃太空望遠鏡，發現天王星周圍有一對新的光環和兩顆新的小衛星繞天王星運行。《新科學家》 2017年6月17日，據報道，美國宇航局（NASA）冰巨星”預研組正在積極探索，未來10年-如何在20年內完成天王星和海王星的探測任務。他們計劃的第一項任務是發射一個軌道飛行器，對天王星或海王星進行大氣探測。幾個世紀以來，人們對天王星及其衛星有了更多的發現現在我們知道天王星至少有 1 個環， 7356顆衛星。

命名

威廉·為了紀念他的贊助人喬治三世，赫歇爾決定將他的發現命名為“喬治之星”或“喬治星球”在英國以外，這個名字并不流行，很快其他人想出了其他名字。法國天文學家杰羅姆就是其中之一·拉蘭德（Jerome  Lalande）建議將其命名為赫歇爾（  Herschel）為了紀念他的發現，瑞典天文學家埃里克·普羅斯佩林（Erik Prosperin）提議命名為海王星。

在1782年3月的一篇論文中，約翰·埃勒特·波德提出了天王星這個名字，這是希臘天空之神天王星的拉丁文版本。博德認為其他星球的名字都是基于古代神話，這個星球應該也是如此；天王星是宙斯和爺爺、克洛諾斯（土星）他的父親也是希臘神話中的泰坦之王。天王星位于木星和土星的軌道之外，所以這個名字非常合適。1789年，波德 的同事馬丁·克拉普羅斯支持他的選擇，并將他新發現的元素命名為“鈾”最后，波德 s的建議被廣泛采用1850年，最后的堅忍者《航海年鑒》的編輯將第七顆行星命名為“Georgia  Sidus” 改天王星。

在中文、日語、在韓語和越南語等其他語言中，天王星被翻譯為“天王星”它的正式名稱在泰語中是 Dao Yurenat，在蒙古語中是  Tengerin   Van 3356的意思“天空之王”，但在夏威夷語中，它的名字是 Hele'Ekala是天王星的發現者赫歇爾的外來詞。

天王星有兩個天文符號和，代表太陽和火星之矛的組合圖案，因為天王星是希臘神話中天堂的化身，由太陽的光芒和火星的力量主宰。另一個象征是約瑟夫·杰羅姆·勒弗朗索瓦·德·拉蘭德 (約瑟夫 杰羅姆  lef ranois   de   la lande) 是在 1743356年提出的。在給威廉·在赫歇爾的一封信中，拉蘭德將其描述為“一個上面有你名字首字母的地球儀”

物化性質

天王星是藍綠色的，這是由其大氣中的甲烷造成的，甲烷主要由氫和氦組成。這顆行星通常被稱為冰巨人，因為它的質量至少是 80% 是水、甲烷和氨冰的流體混合物。這顆行星自發現以來，每 723356年向西移動 1但它與太陽的平均距離仍保持在 203356天文單位或 203356億公里- 203356億英里左右。它離太陽最遠的點和最近的點之差大約是 1.833，356個天文單位。與其他巨行星相比，天王星的質量最小，為8.6811x10 25kg公斤，大約是地球的14倍南.5倍。其直徑略大于海王星，約為地球直徑的4倍，約為51.118km。天王星的密度為1.27g/Cm 3  是繼土星之后的第二顆低密度行星。這個值表明它主要由各種冰組成，比如水、氨和甲烷，其質量估計約為 9.3 轉 13.533，356個地球質量。

化學性質

天王星混合物的化學豐度比：h : o 3360 c 3360n=28:7:433601為了探索天王星的化學性質，科學家用分子動力學模擬了它，將天王星與一個更簡單的體系混合（例如水、甲烷和水-甲烷混合物（(1:1)通過比較，從模擬中發現，在極端的壓力和溫度條件下，分子以非常快的速度解離和反應。在網狀相中，由于c-C和C-N鍵的鍵壽命比其他類型的鍵長得多，所以模擬中觀察到的有機分子可能是團簇生長的第一階段（它主要含有碳和氮） ）純甲烷的分解被認為導致碳以金剛石的形式沉淀。但在甲烷的沖擊恢復實驗和靜態高壓實驗中，聚集碳的存在只是在釋放到環境條件下才得到證實，并不能說明碳在高壓高溫下的狀態。在重力的影響下，這些小星團（比周圍的液體密度更大）預計它將更深地沉入天王星的核心，并形成巨大的引力能量源，這些能量將在行星更深的部分轉化為熱能。

如果天王星混合物網狀相中形成的團簇確實導致混合物中碳和氮含量的分離和沉淀，那么人們將從一種流體的高導電性混合物變成去離子水的基本上固體部分，其碳和氮含量相對較低。導電性（離子僅由質子跳躍形成，沒有電子成分）碳在金剛石相中，沒有導電性。

為了強調水對 P的影響-T 碳化學在空間網狀部分的作用，科學家比較甲烷、水-甲烷 (1:1)蘇 中的 和 蘇 -C 和 C-H 鍵的 BACF。( 1)75:1 O/C 比）下 4000 K 和 176 GPa 。發現對于富含水的混合物，c-C 結合劑的壽命更長。這表明，與水-甲烷（(1:1)與混合物相比，富含水的天王星混合物有利于形成更大的碳網絡或簇。這種趨勢也可能是 N 的存在造成的。

注：上圖中的A 代表3356c–C（黑色）C–N（藍色）C–O（綠色）和 C–H（紅色）四鍵在不同溫度：1837K（實線綠色陰影），4000K(虛線灰色陰影)和7260K(虛線橙色陰影），密度為3g/cm -三次分別對應160、176和200GPa的壓力；圖b顯示在4000K的溫度下、3g/cm -3密度下的分子動力學模擬快照。這對應于網狀相。碳原子為淺藍色，氧原子為紅色，氮原子為藍色，氫原子被覆蓋以突出碳網絡的尺度；圖C顯示了不同混合物在 4000K 和176GPa下的相關函數。黑色表示C-c鍵，綠色表示c-o鍵，紅色表示c-H鍵。實線代表合成天王星，虛線代表水-甲烷混合物，虛線代表純甲烷。

天王星的形成，也就是行星的形成。50億年前，宇宙中有一個星云，總質量是現在的幾千倍太陽系是由氣體和塵埃組成的。星云在引力的作用下逐漸收縮，內部有很多湍流漩渦。隨后，大星云分裂成許多小星云，其中一個叫做“原始星云。原始星云在引力的作用下不斷收縮，同時自轉速度變快，形狀越來越扁平。最后在赤道面上形成一個連續的薄星云盤。星云盤主要由”土物質”冰物質'和'氣物質”組成。土物質主要是硅、鎂及其氧化物，冰的物質主要是碳、氮、氧及其氫化物；氣物質主要是氫、氦、氖等。

星云盤中的固體粒子相互碰撞，形成新的粒子。在垂直分量的作用下，較大的固體顆粒克服氣體阻力，在赤道面附近沉降，形成較薄的固體顆粒“塵層”隨著塵埃層中物質密度的增加，重力不穩定性出現，導致塵埃層分裂成許多小部分。每一小部分都是收縮聚合而成的“星子”在星子碰撞過程中，小星子被大星子吞噬，聚集形成以太陽為中心的胚胎。

原始行星遠離太陽，遠離太陽的天王星被太陽 重力，氣體物質很容易逃逸物質所剩不多，密度大于巨行星；此外，天王星可以比木星吸收更多的物質、土星很少，所以生長緩慢，體積和質量相對較小。

內部結構

天王星沒有固體表面，因為它的內部結構是流體。由氣體組成的大氣逐漸過渡到內液層。然而，為了更容易理解，大氣壓等于 1 bar 的旋轉扁球體被有條件地指定為天王星 “表面”

天王星 內部主要由冰構成（水冰、甲烷冰、氨冰）和巖石組成。天王星的巖石內核比其他行星小，僅占總質量的1/28，半徑不到整個星球的20%地核的外層是地幔，最外層是行星表面。重力場的測量表明，隨著深度的增加，密度逐漸增大，這可能是因為天王星隨著深度的增加逐漸過渡到巖石，但也可能是由于冰物質壓縮程度的增加，所以不能確定天王星中的巖石物質是否與冰物質分離。目前，更多的模型認為天王星的核心是巖石和冰冷物質的混合物。此外，天王星偶極磁場源的位置遠離質心，因此內核外部可能是導電層。該層可能是水、氨和甲烷的混合物，但是甲烷、氨不是良好的導電層材料。但溫壓模擬實驗表明，在層的物理條件下，三者的混合物中可能存在更多的 NH4等離子、H?O+、OH- 等。

鉆石海洋

天王星和海王星都有奇特的——的磁極，與地理極形成約 603356度的夾角研究人員提出，原因可能是鉆石海洋造成的。然而，鉆石是一個很難研究的問題，因為它必須在實驗室里熔化才能研究。

當鉆石被加熱到極端溫度時，它會發生物理變化，從鉆石變成石墨，然后石墨會融化成液體。科學家建議加熱鉆石，同時防止它轉化為石墨 。這樣做不僅需要超高熱，還需要高壓。研究人員在比地球高 40003356萬倍的壓力下液化了鉆石海平面氣壓。當壓力降到地球的1100萬倍時海平面、當溫度下降到50000攝氏度時，液體中開始出現固體金剛石塊。

因為鉆石是一種稀有的液體，比如水，它的固體密度比液體低，所以固體鉆石“冰山”可能漂浮在海王星和天王星的鉆石海里。這兩個星球都有條件和碳使這成為可能：他們都是由高達 10% 的碳成分。科學家認為這些鉆石可以解釋異常磁極。

磁場

天王星有一個特殊的、不規則磁性層。磁場通常與行星的旋轉方向一致，但是天王星與行星的旋轉方向一致磁場是傾斜的：磁軸與行星的自轉軸傾斜近 603356度，偏離行星中心三分之一的半徑。由于不平衡的磁場，天王星上的極光與兩極并不重合（就像地球、木星就像土星上的極光）天王星后面與太陽相對的磁層尾部延伸到太空中數百萬英里。由于天王星的作用，它的磁力線扭曲成螺旋形橫向旋轉。

天王星 不對稱導致天王星和磁層每天接觸太陽風一次。天王星 偶極矩是地球的50倍。人們認為這些特征是冰巨星的共同特征，因為海王星也有類似的位移和傾斜磁場。對這種奇怪的磁層排列的一種解釋可能是天王星內部的液體鉆石海洋會阻礙磁場。

內部熱能

與其他行星相比，天王星幾乎沒有內部熱源。研究表明，與木星或土星不同，天王星向太空輻射的能量與它從太陽接收的能量一樣多。天王星只有微弱的陽光為其大氣層提供能量，內部熱能也很少，因此缺乏木星和土星上的劇烈的風和云動力學。目前還不清楚天王星為什么缺少一個重要的內部熱源。

大氣圈

大氣成分

天王星 大氣，從它的表面開始，厚5萬公里，由地幔和地核沒有的粒子組成，主要是氫（含量83±3%和氦（含量15±3%氦的比例接近太陽氦。此外，天王星的大氣中碳含量很高， 碳/氫的比率是太陽的30倍英格索爾認為這是因為天王星距離太陽較遠，形成行星所需的物質較少，所以在太陽系的行星中形成得相對較晚此時太陽已經形成，太陽風帶走了原行星盤中氫氦等較輕的元素，導致碳的比例增加了 。在天王星的大氣成分中，甲烷的含量排名第三（含量2.3%天王星在可見光下呈現藍綠色外觀，正是因為天王星上方有一層甲烷煙霧外層云層吸收了大部分紅光。但是土星和木星的外層沒有甲烷煙霧層，因為兩者的表面溫度相對較高，甲烷不會凝結。但是天王星和海王星表面溫度相對較低，甲烷會凝結。

大氣的垂直結構

研究表明，天王星和海王星的壓力和溫度的垂直結構非常相似，它們與木星和其他氣態巨行星有明顯的不同。但由于缺乏原位觀測數據， 只能對觀測到的光譜進行反演分析。2011年，斯羅莫夫斯基等人“旅行者2號”通過對觀測數據的再次分析，認為天王星大氣的垂直結構由5個氣溶膠層組成，最上層是平流層的煙霧層，對流層有4個氣溶膠層，其壓力為0.1~1.2巴之間的對流層上層大氣、1.兩個相對緊密的氣溶膠層在2到2巴之間，底部對流大氣的壓力大于2巴。2013年，泰斯等人用NASA 美國的紅外望遠鏡在0.8~1.8um近紅外光譜的反演分析表明，天王星大氣垂直結構只有兩個明顯的層：壓力低于1巴的霾層；底部有厚厚的對流層。

天王星對流層的高度是 -300到 50km之間，壓力100比0.1bar。它是大氣中最低最稠密的部分，溫度隨著海拔的升高而降低。從對流層底部 -300公里大約32萬（47°C；116°F）在 50公里處下降到53K（220°C；364°F）對流層被認為具有高度復雜的云結構，它是大氣的動態部分，表現出強風、明亮的云和季節變化。

天王星平流層高度在50到4,000km之間，氣壓為0.1至 1010巴。溫度隨著高度逐漸升高，從對流層邊界的 53K（?220°C；?364°F） 800到 850K到熱層底部（527 至 577 C；980 至1070華氏度） 。加熱是由甲烷和其他碳氫化合物吸收太陽紫外線和紅外線輻射引起的。

云和大氣環流

在計算機處理得到的假彩色圖像中，我們可以找到與其他木質行星相似的云帶特征。這些云帶和木星、土星上的云帶與赤道平行。另外，在42 S 和50 S 之間還有一條狹長的亮帶，稱為'極地衣領'這個地區被認為是甲烷密集區。

哈勃太空望遠鏡在天王星上發現了大約20個亮云，在2006年，它在天王星的北半球發現了暗點。與土星和木星相比，天王星的數據不是很完整，風速信息多在南北半球緯度高于20°的地區這些地區的風速幾乎與天王星成正比旋轉方向據推測，20°以內的赤道地區可能為負，這里的風速可達200mm/s。

氣候

天王星極端的軸向傾斜會導致異常的天氣。根據美國宇航局的說法，當陽光多年來第一次到達一些地區時，它將加熱大氣層，并引發一場巨大的春季風暴。

當旅行者2號在1986年盛夏首次拍攝天王星南部時，只拍攝了大約10片可見的云幾十年后，哈勃等先進的望遠鏡使科學家們能夠觀察到天王星上的極端天氣。

2014年，天文學家首次在天王星上看到了肆虐的夏季風暴。這些巨大的風暴發生在地球離太陽最近的七年后太陽將地球加熱到最高溫度后，為什么會發生巨大的風暴，這仍然是個謎。

天王星上的其他異常天氣包括鉆石雨，它將沉入天王星和海王星等冰冷巨行星表面以下數千英里。

天王星每 84 年繞太陽一周（天王星上的一年相當于 843356個地球年）這就造成了天王星南北極中的一個被太陽持續照射了42年，另一個處于極夜中42年。它與太陽的平均距離約為30億公里。到達天王星的陽光強度在地球上約為1/400。所以天王星總是在寒冷中。

天王星的自轉周期是17小時14分鐘（與地球時間相比，天王星上的一天大約是17小時14分鐘）然而，與其他巨行星一樣，它也會沿著其旋轉方向經歷相對較強的風。在某些緯度上，如從赤道到南極的三分之二處，大氣的運動速度明顯加快，因此它可以在 143356小時內完成自轉。天王星幾乎是躺著在軌道上旋轉，其旋轉軸位于太陽系所在平面的一側，軸傾角為97°.77度。

天王星 旋轉軸近似平行于太陽系平面，傾角為97°.77°。這一特點使得天王星的季節變化與其他行星完全不同。臨近夏至，一極持續面向太陽，另一極則完全籠罩在黑暗中。在天王星的另一邊軌道，兩極面向太陽方向相反，每一極約有 423356年的持續光照，另一極處于黑暗中。春分的時候，太陽正對著天王星的赤道，產生了和大多數其他行星相似的晝夜循環。

天王星 赤道比兩極更熱。導致這種情況的潛在機制尚不清楚，為什么天王星有如此不尋常的軸傾斜也是未知的。然而，據推測，大約30至40億年前太陽系形成時，天王星與一顆地球大小的原行星相撞。

1970年，國際天文學聯合會決定，行星或衛星的自轉極位于不變平面的北側，稱為北，北緯為正。根據這個定義，天王星北半球在2007年12月6日達到最近的春分，2030年4月9日夏至，2050年1月31日秋分，2069年9月29日冬至。

環系統

天王星環是由大量圍繞天王星旋轉的小粒子組成的環形系統。1977年3月10日，天文學家如 柯伊伯空中天文臺的埃利奧特觀察到天王星覆蓋了一顆恒星他們原本打算研究天王星大氣，卻意外發現被遮住的恒星在天王星被遮住前后曾短暫消失過5次因此天文學家推斷天王星有五個環，并根據與天王星的距離命名為α環、β環、γ環、δ環和ε環。 年12月23日和1978年4月10日對天王星的兩次掩星觀測又發現了四個環。在仔細分析旅行者2號拍攝的圖像后，科學家們發現了更多的環狀結構。目前，天王星有13個命名的光環，比木星和土星都大s環和海王星土星環，但比土星環小s環。

按照與天王星的距離從近到遠依次是1986U2R、6、5、4、α、β、η、γ、δ、λ、ε、v和μ。其中窄主環9個，分別為6個、5、4、a、β、η、Y、δ、e；塵埃環有兩個，分別是1986U2R和λ；有兩個外環，分別是μ和V。主環之間有許多暗塵帶和不完整的弧，這些環非常暗(幾何反照率≤5%～6%，可能由水冰和深色有機物組成。其粒徑一般在0.2 ~ 20m ，可能來自部分衛星碰撞產生的碎片。環系的形成時間不會早于6億年前。

衛星

像其他巨行星一樣，天王星有許多衛星。到目前為止，已經發現了27顆衛星，莎士比亞和亞歷山大·流行音樂中的人物命名s作品。天王星衛星系統是巨行星中最小的。即使所有天王星衛星的質量加起來，也還不到海王星的一半美國最大的衛星，Triton。它們的表面積比澳大利亞大陸要小，大部分缺乏大氣層。根據衛星的大小和軌道特征，天王星衛星可以分為三組：13顆內圈衛星、5顆主群衛星和9顆非規則衛星。它們與天王星環密切相關，可能是因為環系統被一個或多個小的內環衛星分裂。其中，五顆主群衛星的質量大到足以使它們坍縮成近球體。內環的衛星軌道都位于澤納維之內，不規則衛星的軌道都位于澤納維之外，遠離天王星，軌道偏心率和傾角都很高(大部分為逆行)。

太陽對天王星的影響

牛津大學和雷丁大學的研究人員發現，太陽活動可以影響天王星周圍云的顏色和形成。研究人員還發現，天王星亮度的變化表明其云層正在發生變化，這是由兩個過程引起的：一個是紫外線水平的波動改變了大氣中顆粒物的顏色；另一種是太陽系外高速粒子的宇宙射線轟擊大氣層，影響云的形成。天王星 大氣層，比如海王星和海王星可以對進來的高能粒子作出反應。

其他行星的影響

研究表明，天王星至少遭受了兩次重創，研究人員首次對單次撞擊場景進行建模。他們發現，碰撞很可能發生在早期的太陽系，當時天王星仍被塵埃和氣體盤包圍，最終形成了它的衛星。天王星再次失去平衡，傾斜的赤道面重組。同時，衛星像天王星一樣傾斜。

對天體的觀測和探測可以幫助人們探索宇宙的起源和演化、尋找地外生命。在20世紀的大部分時間里，天王星一直在南天星座緩慢移動再加上不足4秒的小圓盤大小和看似不起眼的綠色表面，它是一顆長期被業余天文學家忽視的行星。

業余觀測

觀測天王星并不是特別困難，因為它處于肉眼可見的邊緣，用雙筒望遠鏡很容易看到。一架典型的業余望遠鏡將會看到一個小藍點大小的天王星。如果你把望遠鏡放大200倍，你可以看到圓盤大小的天王星。

因為天王星的視直徑很小，所以要拍攝天王星就需要長焦距的相機。為了獲得合適的圖像比例，焦距比應該設置為f/30至 f/40左右。天王星的旋轉速度比木星和土星慢得多，因此需要8到10分鐘才能獲得一張圖像。

天王星在夜空中很難被發現，尤其是在光污染嚴重的地區。為了找到天王星，人們在望遠鏡的瞄準鏡上安裝了一個簡單的測斜儀，并在瞄準鏡的頂部放了一個指南針。觀察時，在方位上移動視線，直到發現天王星。如果想準確找到天王星，還可以使用stargazer手機應用軟件，可以準確找到天體的位置。觀察時，只需啟動應用程序，搜索天王星，將手機指向指示的方向。

觀測天王星的最佳時間是它所在的時候“沖日”位置，因為此時天王星離地球最近，地球正好在太陽和天王星之間。

專業觀測

 1781 赫歇爾用的是家里做的6寸（15.2 厘米）牛頓 的鏡子定期觀察到天王星有一個清晰的圓盤和綠色色調。經過數學家、天文學家和物理學家安德烈斯·約翰·萊塞爾 對其軌道的研究和計算顯示天王星是一顆行星。

18703356開頭，布福姆先生用的是9寸，放大倍數212和320（22.8厘米）反射器，觀測天王星盤面上的亮點區域，估計天王星的自轉周期為12小時（現代公認的周期是17小時以上）1873年1月16日晚，羅斯勛爵用72英寸的鏡子觀測天王星雖然他的視力和清晰度非常好，但他什么也沒觀察到。

1883年56月間，楊教授利用23英寸的普林斯頓天文臺（58 厘米）用折射鏡觀測天王星，我們發現天王星上有兩條微弱的赤道帶，天王星上有大氣活動。1884年3月18日，兩位觀察者，托倫和貝豪登，使用了14英寸（35 厘米）尼斯望遠鏡觀測到天王星上有類似火星的黑點。

1934年，威爾特通過觀測提出了第一個天王星內部模型他認為天王星是由一個巖石核心組成的、冰層和富氫大氣。 19513356年，來自曼徹斯特的拉姆齊提出了天王星的另一個內部模型。拉姆齊認為天王星主要由甲烷組成、氨和水組成。

1981年，奧米拉使用了0.用23m折射鏡對天王星上的云進行了7次觀測，成功推導出了天王星的自轉周期。Omira得到的天王星自轉周期是16-16.2小時之間。

科學探測

美國宇航局旅行者2號是唯一近距離觀測過天王星的航天器，它配備了科學成像系統、紫外光譜儀、紅外干涉光譜儀、光偏振計、三軸磁通門磁力儀、等離子體光譜儀、低能帶電粒子實驗儀、等離子體波實驗儀、宇宙射線望遠鏡和科學無線電系統。1986年1月24日，旅行者2號首次造訪天王星。飛船抵達天王星云81500公里以內。科學家通過旅行者2號發現了天王星的10顆新衛星、兩個新環和一個比土星更強的磁場。

哈勃望遠鏡是第一個放置在太空中的大型光學望遠鏡，它配備了廣角相機、宇宙起源攝譜儀、高級巡天相機、空間望遠鏡成像光譜儀、近紅外相機、多目標光譜儀和精確制導傳感器。哈勃望遠鏡的可見范圍從紫外光延伸到可見光再到近紅外光。2005年12月22日，美國宇航局宣布，根據哈勃太空望遠鏡拍攝的照片，發現了一對新的環和兩顆新的繞天王星運行的小衛星。哈勃發現的最大環的直徑是先前已知行星環的兩倍。

德國德累斯頓-羅森多夫亥姆霍茲中心（HZDR）由羅斯托克大學和法國聯邦理工學院領導的國際團隊對天王星和海王星進行了一項新穎的實驗，證實了太陽系外的冰巨人中確實會下雨“鉆石雨”

2023年4月，美國宇航局的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）不僅捕捉到了天王星的圖像年輪，還捕捉到了它的云和極冠。

2011年3月28日，印度尼西亞蘇門答臘島附近海域發生強烈地震。德國《圖片報》報道，地震是由于天王星對地球赤道附近的板塊產生影響而引起的：天王星 磁場對地球板塊產生了強大的吸引力，導致了海底大地震。NASA內部的權威科學家也支持這份報告。

2022年8月24日，天王星逆行：天王星 通過白羊座東南方的恒星向東運動會變慢，直到停止，然后開始向西逆行。這種現象將持續到2023年1月。行星倒退是由地球引起的地球自身繞太陽的運動。當地球繞著太陽轉時，人類和的視角會發生變化，這將導致天體的視位置在天空中從一邊移動到另一邊。

2022年11月8日，月全食和天王星月食同時發生。通常情況下，由于月亮太亮，天王星從月亮后面經過時很難被觀測到。當月全食發生時，它正好與天王星和太陽重合與太陽的碰撞這時，月亮比以前暗多了，所以通過雙筒望遠鏡、小型天文望遠鏡，可以清楚地看到天王星是“紅月亮”的身影所遮擋。