土星有美丽而奇特的光环早已是众所周知的事了,光环似乎成了土星的“专利”。直到本世纪70年代才打破了这种垄断现象。
1977年3月10日,天王星从天秤座中一颗编号为SAO158687号的暗恒星前面经过,出现了罕见的掩星天象。中国、美国、澳大利亚、印度和南非的天文台都抓住这次难得的机会进行了观测。发现掩星前和掩星后各出现5次亮度变化。经过天文学家们的分析,确认天王星也有光环,是9条细环,宽度约10万千米。
1986年1月24日,“旅行者2号”探测器以每小时72000千米的速度飞掠天王星时,又发现了天王星的11个环,纠正了9个环的认识。天王星共有20个环,不同的环有不同的颜色,给这颗遥远的行星增添了新的光彩。
天王星是由威廉·赫歇耳通过望远镜系统地搜寻,在1781年3月13日发现的,它是现代发现的第一颗行星。事实上,它曾经被观测到许多次,只不过当时被误认为是另一颗恒星(早在1690年JohnFlamsteed便已观测到它的存在,但当时却把它编为34Tauri)。赫歇耳把它命名为"theGeorgiumSidus(天竺葵)"(乔治亚行星)来纪念他的资助者,那个对美国人而言臭名昭著的英国国王:乔治三世;其他人却称天王星为“赫歇耳”。由于其他行星的名字都取自希腊神话,因此为保持一致,由波德首先提出把它称为“乌拉诺斯(Uranus)”(天王星),但直到1850年才开始广泛使用。
只有一艘行星际探测器曾到过天王星,那是在1986年1月24日由旅行者2号完成的。
大多数的行星总是围绕着几乎与黄道面垂直的轴线自转,可天王星的轴线却几乎平行于黄道面。在旅行者2号探测的那段时间里,天王星的南极几乎是接受太阳直射的。这一奇特的事实表明天王星两极地区所得到来自太阳的能量比其赤道地区所得到的要高。然而天王星的赤道地区仍比两极地区热。这其中的原因还不为人知。
而且它不是以大于90度的转轴角进行正向转动,就是以倾角小于90度进行逆向转动。问题是你要在某个地方画一条分界线,因为比如对金星是否是真的逆向转动(不是倾角接近180度的正向转动)就有一些争议。
天王星基本上是由岩石和各种各样的冰组成的,它仅含有15%的氢和一些氦(与大都由氢组成的木星和土星相比是较少的)。天王星和海王星在许多方面与木星和土星在去掉巨大液态金属氢外壳后的内核很相象。虽然天王星的内核不像木星和土星那样是由岩石组成的,但它们的物质分布却几乎是相同的。
天王星的大气层含有大约83%的氢,15%的氦和2%的甲烷。
天王星是一颗远日行星,按照距离太阳由近及远的次序是第七颗。在西方,天王星被称为“乌剌诺斯”,他是第一位统治整个宇宙的天神。他与地母该亚结合,生下了后来的天神,是他费尽心机将混沌的宇宙规划得和谐有序。在中文中,人们就将这个星名译做“天王星”。
天王星是一个蓝绿色的圆球,它的表面具有发白的蓝绿色光彩和与赤道不平行的条纹,这大概是由于自转速度很快而导致的大气流动。天王星的赤道半径约为25900公里,体积是地球的65倍。质量约为地球的14.63倍。天王星的密度较小,平均密度每立方厘米1.24克。天王星大气的主要成分是氢、氦和甲烷。
天王星的公转轨道是一个椭圆,轨道半径长为29亿公里,它以平均每秒6.81公里的速度绕太阳公转,公转一周要84年,自转周期则短得多,仅为15.5小时。在太阳系中,所有的行星基本上都遵循自转轴与公转轨道面接近垂直的运动,只有天王星例外,它的自转轴几乎与公转轨道面平行,赤道面与公转轨道面的交角达97度55分,也就是说它差不多是“躺”着绕太阳运动的。于是有些人把天王星称做“一个颠倒的行星世界”。
天王星上的昼夜交替和四季变化也十分奇特和复杂,太阳轮流照射着北极、赤道、南极、赤道。因此,天王星上大部分地区的每一昼和每一夜,都要持续42年才能变换一次。太阳照到哪一极,哪一极就是夏季,太阳总不下落,没有黑夜;而背对着太阳的那一极,正处在漫长黑夜所笼罩的寒冷冬季之中。只有在天王星赤道附近的南北纬8度之间,才有因为自转周期而引起的昼夜变化。
天王星和土星一样,也有美丽的光环,而且也是一个复杂的环系。它的光环由20条细环组成,每条环颜色各异,色彩斑斓,美丽异常。二十世纪70年代的这一发现,打破了土星是太阳系唯一具有光环的行星这一传统认识。天王星有15颗卫星,几乎都在接近天王星的赤道面上,绕天王星转动。