第十一章
天王星
天王星是太陽係九大行星之一，按離太陽由近及遠的次序為第7顆，它在距太陽29×109千米處(軌道半長徑)繞太陽旋轉。天王星是一個體積很大的行星，它的赤道半徑約25900千米，體積約為地球體積的曆倍，在九大行星中僅次於木星和土星，排在第3位。天王星的質量為8742×1028克，相當於地球的1463倍。可是天王星的密度比較小，隻有124克／厘米，在九大行星中位於第4位。海王星雖然比天王星小，但由於密度比天王星密度大，所以它的質量還排在天王星的前麵。在天王星的表麵上逃逸速度大到218千米／秒，對於氣體來說，很難達到這樣高的速度而逃離這個星球。因此在天王星上有厚厚的一層大氣。由於存在著濃密的大氣，所以在望遠鏡中，天王星呈現出藍綠色的圓麵。在天王星的兩極看不到像火星極冠那樣的白色冠冕，在天王星的圓麵上也看不到像木星大紅斑那樣的結構，甚至連土星上那樣暗淡的帶狀物也望不到。多次的光度測量，沒有發現因旋轉而引起的亮度變化。用放在高空氣球上的口徑為90厘米的望遠鏡拍得的高分辨率照片表明，天王星表麵有著很強的、對稱的臨邊昏暗現象，也就是說它的圓邊緣比中心暗得多。除此之外其它形態特征，從望遠鏡中都看不到，這說明在天王星上到處都覆蓋著厚厚的雲層。
天王星上的大氣含有大量的氫氣，其次是甲烷氣，到1978年底在天王星上隻有這兩種氣體分子得到了確認。根據理論推斷天王星上還存在著氨、水、氮、氖等氣體分子，但是至今尚未找到。在天王星濃密的大氣和厚厚的雲層下，是我們觀測不到的天王星地麵。
據推測天王星應當有一個岩石和金屬核心，核心外麵包著一們艮厚的冰幔，冰幔是由水冰和氨冰組成的，從核心外一直延伸到2／3視半徑的地方。冰幔的外麵是分子氫層，再外麵就是厚厚的大氣。這樣的推測還不能全麵地解釋從對天王星的觀測中所得到的基本數據，比如它的半徑、密度、扁率等等。因此科學家們還在努力研究，建立起使大家都更感到滿意的天王星內部結構模型，以便更完滿地解釋那些觀測到的情況。從天王星的直徑、質量、密度、大氣組成、內部結構方麵看，它都與海王星、冥王星有相似之處。它們既不同於巨行星——木星和土星，也不同於類地行星，而構成另一群行星——遠日行星。
天王星距離太陽大約是1928天文單位(約為288×109千米)，就連太陽光也要走2時40分才能到達那裏。所以太陽照到天王星上的光極為微弱，大約隻及地球接受太陽輻射的3／1000，溫度低到約零下200℃。從天王星上看到的太陽直徑僅僅1′40″，隻有我們見到的太陽直徑的1／20。在那裏看不到水星和金星，就連地球也淹沒在陽光中。木星和土星都成了晨昏天幕上的小星，隻有海王星可以在半夜升起到空中，但是它也很暗淡。
說起天王星來，它最獨特的地方就是它的自轉方式。由於天王星的自轉軸和公轉軌道的夾角隻有80，所以它就像是躺在公轉軌道上，一邊前進一邊滾動著。它每滾動1周約為24小時，而繞太陽公轉1周則需要用84年的時間。由於這種奇特的自轉方式，使天王星上的季節變化也極為特殊。那裏的兩極地區差不多可以被太陽直射著，太陽直射在哪一極上，哪一極就是夏季，而背對著太陽的一極便是冬季。在一個天王星年裏每一極都經曆一次夏季和冬季，這兩個季節每隔42年交替輪回一次。在夏冬兩季裏，我們從望遠鏡裏看到的天王星，它的中心部位便是兩極中的一極。隻有當天王星處於夏冬之間的二分期時，才能夠觀測到它的赤道區，也才能看到它那扁球形的形狀。
天王星有5顆衛星，其中天衛3、天衛4是威廉·赫歇耳在發現天王星之後過了6年於1787年首先觀測到的。天衛1天衛2比較暗，在1851年由拉塞爾發現，差不多遲了1個世紀。而天衛5更暗，它的亮度隻有19等，距離天王星又最近，隻有130000千米。所以很難觀測到它，直到1984年才被美籍荷蘭天文學家柯伊柏在一張照片上找到。天王星的5顆衛星都在接近圓形的軌道上繞天王星轉動。軌道麵和天王星赤道麵的夾角都很小，因此它們都是規則衛星。5顆衛星的公轉方向與天王星本身的自轉方向相同，但是它們的軌道麵與天王星的公轉軌道麵夾角超過了90°，達到98°，所以這5顆衛星都是逆行衛星。