天王星

天王星の内部構造。

天王星は主にガスと多様な氷から成っている。地球上の氷は液体の水${\displaystyle {\ce {H2O}}}$が冷えて固まったものを指すが、天文学ではメタンやアンモニアでも氷という。大気には水素が約83%、ヘリウムが15%、メタンが2%含まれている[4]。内部は重い元素に富み、岩石と氷からなる核のほか、水やメタン・アンモニアが含まれる氷からなるマントルで構成されていると推測されている。酸素・炭素・窒素が多く含まれ、ほとんどが水素とヘリウムで出来ている木星や土星とは対照的である。天王星と海王星は従来木星型惑星に分類されていたが、木星や土星の核から液体の金属水素の層を除いたものによく似ており、内部は比較的均一に分布しているようである。こうした違いから、木星型とは異なる天王星型惑星（英: ice giant）として分類されるようになった。

横倒しになった天王星。南半球には線状の雲、北半球には明るい雲も見える。

天王星の特徴の一つとして、自転軸の極端な傾きが挙げられる。天王星の赤道傾斜角は約98度、つまり黄道面に対しほぼ横倒しとなっている[5]。加えて、公転周期が約84年なので、即ち極点では昼と夜がそれぞれ約42年間続くということになる。

天王星の自転軸がなぜこれほど傾いているのかは判明していない。古典的な推察として、星がまだ完成されていない時期に、大きな原始天体が衝突したという説（ジャイアント・インパクト説）や、かつて巨大衛星が存在しており、その引力の影響で徐々に傾斜していったという説も唱えられている[6][7]。また、天王星が現在のように自転軸が公転面に対して横倒しになるには、地球サイズの天体が1回ではなく、2回衝突する必要があることがシミュレーション研究により判明したとの報告もある[8]。

天王星は自転軸の傾きのため、極周囲の方が赤道周囲よりも太陽からの熱を受けているが、後者の方が前者よりも温度が高い。この理由もまだ解明されていない。

天王星が青緑色に見えるのは、上層大気に含まれるメタンによって赤色光が吸収されるためである。ただし、色は公転に伴って変化する。そのため、天王星には季節変化があると推測されている。

天王星の大気は、他のガス惑星と比べると雲がほとんど見られない、特徴の少ないのっぺりとした外観を持つ。これは、横倒しになった自転軸の影響で、昼夜での気温変化がほとんどないためである。しかし、2007年に天王星は春分を迎え、赤道方向に太陽光が当たるようになると、通常の惑星と同じような昼夜の繰り返しが起こるようになったため、気温変化が起こるようになった。実際、2011年に北半球でかなとこ雲に相当する白い雲が観測された。これは、メタンの氷で出来た雲と考えられている[5]。

ボイジャー2号によって観測された天王星の磁場

ボイジャー2号によって、天王星に磁場の存在が確認された。その強さは地球とほぼ同じである。しかし地球や木星とは大きく異なる特徴として、磁場の中心は惑星の中心から大幅にずれており、また磁場の軸が自転軸から60°も傾いている。そのため、地球のそれよりずっと大きく変動するとされる。ヴァン・アレン帯も土星並みに強く、内側の衛星や環に存在するメタンは、強い化学変化を受けて黒っぽく変色してしまう。

2011年11月、ハッブル宇宙望遠鏡が天王星のオーロラ嵐を2度にわたって観測した[9]。

天王星に接近した宇宙探査機は、1977年8月20日に打ち上げられたアメリカ航空宇宙局のボイジャー2号のみである。ボイジャー2号は1986年1月24日に天王星に最接近し、天王星のほか、環や衛星を撮影した。

日本では、1970年代にN-Iロケットを使用した探査が検討された[10]が、当時はスイングバイ技術を有していなかった事や観測衛星の性能不足などから実現しなかった。

ウラヌスは古代人の命名ではなく、近世以降に発見された惑星に、他の惑星に倣い「未使用の神話上の大物」の名が付けられたもので、天体の外見や運行上の特徴と付けられた神名の関わりは希薄である。なお、Uranusはギリシア神話に由来する名称であり、他の惑星がローマ神話に由来する名称を与えられていることから本来は天王星もカエルス（Caelus）と命名されるべきであったが、それはローマ神話で対応する名称が忘れ去られてしまうほどこの神の存在が人々の記憶から希薄になっていたことを意味する。ウラヌスはギリシア神話の主神ゼウスの祖父にあたる。中国（東洋天文学・占星術）では未発見のため名称がなく、ウラヌス＝天空神を翻訳して天王星とした。

10大天体の1つである。10大天体は、20世紀の冥王星発見後の占星術のもの。天王星が発見されたのは18世紀後半でありそれ以前にはありえないため、七曜・九曜にも含まれない（九曜は別の「仮説上の天体」をカウントする）。

西洋占星術では、宝瓶宮（みずがめ）の支配星で、凶星である。変化を示し、改革・離別・不安定・電撃に当てはまる[14]。

天王星の記号

ウラヌス=天王星と改称される以前は、発見者にちなみ「ハーシェル」と呼ばれたため、ハーシェルの「H」を他の惑星記号に似せて図案化したものが、占星術・天文学を通して用いられていた。これが改称後も用い続けられている。