天王星—“躺着”围绕太阳公转
天王星是位于土星之外第一颗被发现的星体,被发现于1781年,它的发现过程也一度引起了整个世界的震动,改变了普遍的大众认识。天王星(Uranus),为太阳系八大行星之一,是太阳系由内向外的第七颗行星(18.37~20.08天文单位),其体积在太阳系中排名第三(比海王星大),质量排名第四(小于海王星),几乎横躺着围绕太阳公转。天王星大气的主要成分是氢、氦和甲烷。据推测,其内部可能含有丰富的重元素。地幔由甲烷和氨的冰组成,可能含有水。内核由冰和岩石组成。天王星是太阳系内大气层最冷的行星,最低温度为49K(-224℃)。天王星的结构,“在中心是岩石的核,中间是冰的地函,最外面是氢/氦组成的外壳。相较之下核非常的小,只有0.55地球质量,半径不到天王星的20%;地函则是个庞然大物,质量大约是地球的13.4倍;
而最外层的大气层则相对上是不明确的,大约扩展占有剩余20%的半径,但质量大约只有地球的0.5倍。天王星核的密度大约是9g/cm³,在核和地函交界处的压力是800万巴和大约5,000K的温度。冰的地函实际上并不是由一般意义上所谓的冰组成,而是由水、氨和其他挥发性物质组成的热且稠密的流体。这些流体有高导电性,有时被称为水–氨的海洋。天王星和海王星的大块结构与木星和土星相当的不同,冰的成分超越气体,因此有理由将她们分开另成一类为冰巨星。天王星自转一圈只需要17小时14分钟,其自转速度仅次于木星与土星;公转一圈则需要84年,其时间约为土星公转时间的三倍左右;自转轴倾斜98度,这导致了天王星的北极圈在南北纬82度,几乎每一处地方都是极夜或极昼。天王星的质量在巨行星中不大,仅为地球的14.5倍,是巨行星中质量最小的;密度为水的1.32倍,在巨行星中处于中等地位;天王星的重力只有地球的0.89倍,如此低的重力是因为较低的质量,也就是说如果你在地球上重100斤,在天王星上却只有89斤。
天王星的磁场比土星的还要特殊,其磁心好像不在核中,而是在其内层,并且其磁轴偏离了自转轴40多度,这有可能是由于其及其倾斜的自转轴。值得一提的是,天王星的磁场比地球的还弱,居太阳系行星中第五位。长期以来天文学家一直对气态/冰巨星天王星感到神秘。除了出现一些热异常和磁场偏离中心之外,这颗行星还有一个独特之处,那就是它是太阳系中唯一一个侧转的行星(也就是斜着转),天王星的轴向倾斜98°,行星经历激进的季节和昼夜循环,两个单日昼夜持续42年。天王星在它的一边旋转,它的轴线几乎与太阳系其他所有行星的角度一致。这几乎可以肯定是由巨大的撞击造成的,但是我们几乎不知道这到底是怎么发生的,以及这种暴力事件是如何影响行星。年轻的天王星与一个质量是地球两倍(如果不是更大的话)的天体发生了灾难性碰撞,撞向了它的一侧,并导致了我们今天看到的这个行星。