概述

天王星是从太阳系由内向外的第七颗行星，其体积在太阳系排名第三（比海王星大），质量排名第四（比海王星轻）。其英文名称Uranus来自古希腊神话的天空之神乌拉诺斯（Οὐρανός），是克洛诺斯的父亲，宙斯的祖父。

基础资料

发现

发现者：威廉·赫歇耳^[1]

发现日期：1781年3月13日

编号

形容词：Uranian^[2]

轨道参数

历元 J2000

远日点：3,004,419,704km、20.08330526 AU

近日点：2,748,938,461km、18.37551863 AU

半长轴：2,876,679,082km、19.22941195 AU

离心率：0.044405586

轨道周期：30,799.095 日、84.323326 年

会合周期：369.66日

平均轨道速度：6.81km/s

平近点角：142.955717°

轨道倾角：0.772556°、6.48°对太阳的赤道

升交点黄经：73.989821°

近日点参数：96.541318°

已知卫星：27^[3][4]

物理特征

赤道半径：25,559 ± 4km、4.007地球

极半径：24,973 ± 20km、3.929地球

表面积：8.1156×109km²，15.91个地球表面积

体积：6.833×1013km³，63.086个地球体积

表面重力：0.886 g

大气构成：氢、氦、甲烷、氘

质量：

8.6810±0.0013×1025公斤

GM=5,793,939±13公里³/秒²

14.536个地球^[5]

平均密度：1.290g/cm³

表面重力：8.69m/s²、0.886 g

表面温度：-226 ℃（47K，0.1巴气压云顶）

逃逸速度：21.3km/s

恒星周期：

−0.71833地球日，17时14分24秒

赤道自转速度：2.59km/s、9,320km/h

转轴倾角 97.77°

北极赤经：17 h 9 min 15 s，257.311°

北极赤纬：−15.175°

反照率：0.300（bond），0.51（geom.）

视星等：5.9 to 5.32

角直径：3.3"—4.1"

大气特征

大气标高：27.7公里

成分：（1.3巴气压下）

83±3%：氢气（H2）

15±3%：氦 (He)

2.3%：甲烷（CH4）

0.009%：重氢（HD）

冰:

• 氨（NH3）
• 水分子（H2O)）
• 氢硫化铵（NH4SH）
• 甲烷水合物（CH4 5.75H2O）

发现

最早的纪录可以追溯至1690年，约翰·弗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。

1781年3月13日，英国威廉·赫歇尔在于他位于英格兰萨默塞特郡巴斯城新国王街19号（现在是赫歇尔天文博物馆（英语：Herschel Museum of Astronomy））自宅的庭院中观察到这颗行星，但在1781年4月26日最早的报告中他称之为“彗星”。

分类

• 行星
• 类木行星
• 远日行星
• 冰巨星

公转与自转

公转轨道

天王星每84个地球年环绕太阳公转一周，与太阳的平均距离大约30亿公里，阳光的强度只有地球的1/400^[6]。

自转轴

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。

物理特性

整体性质

天王星主要是由岩石与各种成分不同的水冰物质所组成，其组成主要元素为氢（83%），其次为氦（15%）

内部结构

天王星的标准模型结构包括三个层面：

1. 中心是岩石的核
2. 中间是冰的地幔
3. 最外面是氢/氦组成的外壳

内热

天王星的内热看上去明显的比其他的类木行星为低，在天文的项目中，它是低热流量。

海洋

根据旅行者2号的探测结果，科学家推测天王星上可能有一个深度达10000公里、温度高达6650℃，由水、硅、镁、含氮分子、碳氢化合物及离子化物质组成的液态海洋。

液态钻石

海王星和天王星10%的表面成分为碳元素。

磁场

在旅行者2号抵达之后，天王星的磁层从未被测量过，因此很自然的还保持着神秘。

大气

对流层

对流层是大气层最低和密度最高的部分，温度随着高度增加而降低，温度从有名无实的底部大约320K，300公里，降低至53K，高度50公里。

平流层

天王星大气层的中层是平流层，此处的温度逐渐增加，从对流层顶的53K上升至增温层底的800至850K。

热层

天王星大气层的最外层是热层（增温层或晕），有着均匀一致的温度，大约在800至850K。

气候

带状云

在1986年，旅行者2号发现可见的天王星南半球可以被细分成两个区域：明亮的极区和暗淡的赤道带状区。

风速

追踪这些有特征的亮云，可以测量出天王星对流层上方的风是如何在极区咆哮。

季节变化

2004年3月到5月这一短暂期间，很多片大块亮云出现天王星大气层里，这让天王星有着类似海王星般的外观。

天王星的节气

北半球：冬至，年份（1902，1986）

南半球：夏至，年份（1902，1986）

北半球：春分，年份（1923，2007）

南半球：秋分，年份（1923，2007）

北半球：秋分，年份（1965，2049）

南半球：春分，年份（1965，2049）

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。这是继土星环之后，在太阳系内发现的第二个环系统。