天王星 （太陽系八大行星之一）

天王星，為

太陽系八大行星

之一，是太陽系由內向外的第七顆行星（18。37~20。08天文單位），其體積在太陽系中排名第三（比

海王星

大），質量排名第四（小於海王星），幾乎橫躺著圍繞太陽

公轉

。

天王星是第一顆使用望遠鏡發現的行星。

威廉·赫歇爾

在1781年3月13日於自宅庭院中發現了這顆行星。天王星和海王星的內部和大氣構成和更巨大的

氣態巨行星

（

木星

、

土星

）不同，天文學家設立了

冰巨星

分類來定義它們。天王星擁有27顆已知天然

衛星

，其中有5顆規模較大，另外還有13條較為闇弱的

行星環

。

天王星大氣的主要成分是

氫

、

氦

、

甲烷

和

氘

。據推測，其內部可能含有豐富的重元素。

地幔

由甲烷和氨的冰組成，可能含有水。核心由冰和岩石組成。天王星是太陽系內

大氣層

最冷的行星，最低溫度為49K（-224℃）。

天王星每84個地球年環繞太陽公轉一週，與太陽的平均距離大約30億公里，陽光的強度只有地球的1/400。天王星的軌道引數在1783年首度被

拉普拉斯

計算出來，但隨著時間，預測和觀測的位置開始出現誤差。

天王星的自轉軸可以說是躺在軌道平面上的，傾斜的角度高達97。77°，這使得它的季節變化完全不同於其他的行星。其它行星的

自轉軸

相對於太陽系的

軌道平面

都是朝上的，天王星的轉動則像球一樣側著滾動。當天王星在至日前後時，一個極點會持續的指向太陽，另一個極點則背向太陽。只有在赤道附近狹窄的區域內可以體會到迅速的日夜交替，但太陽的位置非常的低，有如在地球的極區；其餘地區則是長晝或長夜，沒有日夜交替。

天王星主要是由岩石與各種成分不同的水冰物質所組成，其組成主要元素為氫（83%），其次為氦（15%）。在許多方面天王星（海王星也是）與大部分都是氣態氫組成的木星與土星不同，其性質比較接近木星與土星的地核部分，而沒有類木行星包圍在外的巨大液態氣體表面（主要是由金屬氫化合物氣體受重力液化形成）。天王星主要是由岩石與各種成分不同的水冰物質所組成，其組成主要元素為氫（83%），其次為氦（15%）。在許多方面天王星（海王星也是）與大部分都是氣態氫組成的木星與土星不同，其性質比較接近木星與土星的地核部分，而沒有類木行星包圍在外的巨大液態氣體表面（主要是由金屬氫化合物氣體受重力液化形成）。

天王星的標準模型結構包括三個層面：在中心是岩石的核，中間是冰的地幔，最外面是氫/氦組成的外殼。相較之下核非常的小，只有0。55地球質量，半徑不到天王星的20%；地幔則是個龐然大物，質量大約是地球的13。4倍；而最外層的大氣層則相對上是不明確的，大約擴充套件佔有剩餘20%的半徑，但質量大約只有地球的0。5倍。天王星核的密度大約是9g/cm³，在核和地幔交界處的壓力是800萬巴和大約5000K的溫度。

天王星的內熱看上去明顯的比其他的類木行星為低，在天文的專案中，它是低熱流量。仍不瞭解天王星內部的溫度為何會如此低，大小和成分與天王星像是雙胞胎的海王星，放出至太空中的熱量是得自太陽的2。61倍；相反的，天王星幾乎沒有多出來的熱量被放出。天王星在遠紅外（也就是熱輻射）的部分釋出的總能量是大氣層吸收自太陽能量的1。06±0。08倍。事實上，天王星的熱流量只有0。042±0。047w/m²，遠低於地球內的熱流量0。075w/m²。天王星對流層頂的溫度最低溫度紀錄只有49K，使天王星成為太陽系溫度最低的行星，比海王星還要冷。在天王星被超重質量天體撞擊而造成自轉軸極度傾斜的撞擊假說中，也包含了內熱的流失，因此留給天王星一個內熱被耗盡的核心溫度。另一種假說認為在天王星的內部上層有阻止內熱傳達到表面的障礙層存在，例如，對流也許僅發生在一組不同的結構之間，也許禁止熱能向上傳遞。

與其它的氣體巨星，甚至是與相似的海王星比較，天王星的大氣層是非常平靜的。當旅行者2號在1986年飛掠過天王星時，總共觀察到了10個橫跨過整個行星的雲帶特徵。有人提出解釋認為這種特徵是天王星的內熱低於其他巨大行星的結果。在天王星記錄到的最低溫度是49K，比海王星還要冷，使天王星成為太陽系溫度最低的行星。雖然在天王星的內部沒有明確的固體表面，天王星最外面的氣體包殼，也就是被稱為大氣層的部分，卻很容易以遙感測量。遙感測量的能力可以從1帕之處為起點向下深入至300公里，相當於100帕的大氣壓力和320K的溫度。稀薄的暈從大氣壓力1帕的表面向外延伸擴充套件至半徑兩倍之處，天王星的大氣層可以分為三層：

對流層

，從高度300至50公里，大氣壓100帕至0。1帕；

平流層

（同溫層），高度50至4000公里，大氣壓力0。1帕至10

-

¹⁰帕；

熱層

（增溫層或暈），從4000公里向上延伸至距離表面50，000公里處。沒有

中間層

和

散逸層

。

紫外線與可見光波段下與其他的氣體巨星，甚至是與相似的海王星比較，天王星的大氣層是非常平靜的。當旅行者2號在1986年飛掠過天王星時，總共觀察到了10個橫跨過整個行星的雲帶特徵。有人提出解釋認為這種特徵是天王星的內熱低於其他巨大行星的結果。記錄到天王星對流層頂的最低溫度是49K，比海王星還要冷，使天王星成為太陽系溫度最低的行星（原來九大行星中溫度最低的冥王星已不再是行星）。

天王星有27顆已知天然的衛星，這些衛星的名稱都出自

威廉·莎士比亞

和

亞歷山大·波普

的歌劇中的人物。五顆主要衛星的名稱是

天衛五

（Miranda）、

天衛一

（Ariel）、

天衛二

（Umbriel）、

天衛三

（Tatania）和

天衛四

（Obeon）。天衛三和天衛四是

威廉·赫歇爾

在1787年3月13日發現的第一顆和第二顆天王星衛星，天衛一和天衛二是在1851年被

威廉·拉塞爾

發現的。

天王星的體積約為地球的64倍，其大氣中包含83%的氫氣，15%的氦氣，2%的甲烷氣體，表面溫度平均為零下215℃。