在1781年3月13日，這是一個很平常的日子，晴朗而略帶寒意的夜晚，跟往常一樣，他在其妹妹加羅琳（1750年—1848年）的陪同下，用自己製造的口徑為16厘米、焦距為213厘米的反射望遠鏡對著夜空熱心地進行巡天觀測。當他把望遠鏡指向雙子座時，他發現有一顆很奇妙的星星，乍一看像是一顆恒星，一閃一閃地發光，引起了他的懷疑。
第二天晚上，他又繼續觀測。原來這顆星還在移動，盡管這顆星沒有朦朧的彗發，也沒有彗尾，肯定不是一顆恒星。但他以“關於一顆彗星的探討”為題提出報告。
經過一段時間的觀測和計算之後，這顆一直被看做是“彗星”的新天體，實際上是一顆在土星軌道外麵的大行星，一下子太陽係的範圍被擴大了整整一倍之多。天王星離太陽係約28億8千多千米，而土星離太陽係約14億千米。
天王星的發現使赫歇爾聞名於世，並被英王任命為皇家天文學家。此後，他致力於天文學，一生中做出過許多貢獻。
最早記錄哈雷彗星的國家
中國民間將彗星叫作“掃帚星”。“彗”字在中國語言中有掃帚的含意。在古希臘人的語言中有“毛發”的含意。
世界上公認中國是對彗星觀測和記錄最早的國家。中國古書《淮南子·兵略訓》中就記錄了公元前1057年的一次彗星，它就是後來被命名為“哈雷”的彗星。1973年，從中國湖南長沙馬王堆的一座漢朝的墳墓內，出土一幅彗星圖，圖上畫有29種彗星，形狀和名字都離奇古怪。
中國的《史記》、《文獻通考》等古書，也記錄過公元前240年這顆彗星的出現。《宋史》曾用166個字記載了它在1066年回歸時的情況。從公元前1057年至公元1986年，哈雷彗星共回歸了41次，中國除了有早期的3次記錄外，還有從公元前240年往後的全部30次記錄。
最早的日食記錄
公元前1217年5月26日，居住在我國河南省安陽的人們，正在從事著各種各樣的正常活動，可是一件讓人吃驚的事情發生了。人們仰望天空，之前光芒四射的太陽，突然產生了缺口，光芒也暗淡下來。但是，在缺了很大一部分後，卻又開始複原了。這就是人類曆史上關於日食的最早記錄。這一事件過程被刻在一片甲骨文上。
我國古代對日食的觀察，保持了紀錄的連續性。例如在《春秋》這本編年史中，就記載了公元前770年—公元前476年的244年中的37次日食。從公元3世紀開始對於日食的記錄，更是一直延續到近代，長達一千六七百年之久。
對於日食的成因和周期性，我國古代科學家也做了不少研究，並早就有了比較深刻的認識。如成書於公元前100年左右的《史記》已經有了日食周期的記載。到西漢末年，劉歆又總結出一種周期，即135月有23次日食。對日食的正確認識和日食周期的發現，對於預報日（月）食有重要意義。我國古代在日（月）食預報方麵有較高的水平，日（月）食預報曆來是我國曆法的一項重要內容。大約從公元3世紀起我國就能預報日食初虧和複圓的方向，到了唐代對於日食的預報已經比較完全。
我國古代通過對日食和月食的研究，形成了一套獨特的方法和理論，提出了很好的數據，能準確地預報日（月）食，這也是我國天文學上的一項重要成就。
最早的太陽黑子記錄
明亮的太陽光球表麵，經常出現一些小黑點，這就是太陽黑子。我國是最早發現太陽黑子的國家，早在殷商甲骨文中就有關於太陽黑子的記載，在戰國時期及漢代也有不少太陽黑子有關的記載，目前公認的世界上最早的太陽黑子記載是《漢書·卷二十·五行誌下》：“和平元年……三月乙未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央。”和平元年是公元28年。我國古代不但有公認的最早的黑子記錄，而且數量很多，記錄很詳細。從漢和平元年到明末為止，共有一百多次太陽黑子的記錄，這些記錄既有準確的日期，又有黑子的形狀、大小、位置甚至變化的情況，對研究太陽黑子的活動及其對地球的影響提供了十分寶貴的資料。在西方，直到1611年，伽利略才使用望遠鏡確認了太陽黑子的存在。
太陽黑子其實並不黑，隻不過由於它比周圍的溫度低，看起來顯得黑些罷了。黑子的大小相當懸殊，大的直徑可達20萬千米，比地球的直徑還要大得多；小的隻有1000千米。黑子的壽命也很不相同，最短的小黑子壽命隻有兩三個小時，最長的大黑子壽命隻有幾十天。