对流层是大气层最低和密度最高的部份，温度随着高度增加而降低，温度从有名无实的底部大约32ok，3oo公里，降低至53k，高度5o公里。在对流层顶实际的最低温度在49至57k，依在行星上的高度来决定。对流层顶是行星的上升暖气流辐射远红外线最主要的区域，由此处测量到的有效温度是59.1±o.3k。
对流层应该还有高度复杂的云系结构，水云被假设在大气压力5o至1oo帕，氨氢硫化物云在2o至4o帕的压力范围内，氨或氢硫化物云在3和1o帕，最后是直接侦测到的甲烷云在1至2帕。对流层是大气层内动态非常充分的部份，展现出强风、明亮的云彩和季节性的变化，将会在下面讨论。
上层大气层
天王星大气层的中层是平流层，此处的温度逐渐增加，从对流层顶的53k上升至增温层底的8oo至85ok。平流层的加热来自于甲烷和其他碳氢化合物吸收的太阳紫外线和红外线辐射，大气层的这种形式是甲烷的光解造成的。来自增温层的热也许也值得注意。碳氢化合物相对来说只是很窄的一层，高度在1oo至28o公里，相对于气压是1o微帕至o.1微帕，温度在75k和17ok之间。含量最多的碳氢化合物是乙炔和乙烷，相对于氢的混合比率是x1o7，与甲烷和一氧化碳在这个高度上的混合比率相似。更重的碳氢化合物、二氧化碳和水蒸气，在混合的比率上还要低三个数量级。乙烷和乙炔在平流层内温度和高度较低处与对流层顶倾向于凝聚而形成数层阴霾的云层，那些也可能被视为出现在天王星上的云带。然而，碳氢化合物集中在在天王星平流层阴霾之上的高度比其他类木行星的高度要低是值得注意的。
天王星大气层的最外层是增温层或晕，有着均匀一致的温度，大约在8oo至85ok。目前仍不了解是何种热源支撑著如此的高温，虽然低效率的冷却作用和平流层上层的碳氢化合物也能贡献一些能源，但即使是太阳的远紫外线和紫外线辐射，或是极光活动都不足以提供所需的能量。除此之外，氢分子和增温层与晕拥有大比例的自由氢原子，她们的低分子量和高温可以解释为何晕可以从行星扩展至5o,ooo公里，天王星半径的俩倍远。这个延伸的晕是天王星的一个独特的特点。他的作用包括阻尼环绕天王星的小颗粒，导致一些天王星环中尘粒的耗损。天王星的增温层和平流层的上层对应着天王星的电离层。观测显示电离层占据2,ooo至1o,ooo公里的高度。天王星电离层的密度比土星或海王星高，这可能肇因于碳氢化合物在平流层低处的集中。电离层是承受太阳紫外线辐射的主要区域，它的密度也依据太阳活动而改变。极光活动不如木星和土星的明显和重大。
磁场
在旅行者2号抵达之前，天王星的磁层从未被测量过，因此很自然的还保持着神秘。在1986年之前，因为天王星的自转轴就躺在黄道上，天文学家盼望能根据太阳风测量到天王星的磁场。
航海家的观测显示天王星的磁场是奇特的，一则是他不在行星的几何中心，再者他相对于自转轴倾斜59°。事实上，磁极从行星的中心偏离往南极达到行星半径的三分之一。这异常的几何关系导致一个非常不对称的磁层，在南半球的表面，磁场的强度低于o.1高斯，而在北半球的强度高达1.1高斯；在表面的平均强度是o.23高斯。与地球的磁场比较，两极的磁场强度大约是相等的，并且"磁赤道"大致上也与物理上的赤道平行，天王星的偶极矩是地球的5o倍。[84][85]海王星也有一个相似的偏移和倾斜的磁场，因此有人认为这是冰巨星的共同特点。一种假说认为，不同于类地行星和气体巨星的磁场是由核心内部引的，冰巨星的磁场是由相对于表面下某一深度的运动引起的，例如水–氨的海洋。
尽管有这样奇特的准线，天王星的磁层在其他方面与一般的行星相似：在他的前方，位于23个天王星半径之处有弓形震波，磁层顶在18个天王星半径处，充分展完整的磁尾和辐射带。综上所论，天王星的磁层结构不同于木星的，而比较像土星的。天王星的磁尾在天王星的后方延伸至太空中远达数百万公里，并且因为行星的自转被扭曲而斜向一侧，像是拔瓶塞的长螺旋杆。
天王星的磁层包含带电粒子：质子和电子，还有少量的h2+离子，未曾侦测到重离子。许多的这些微粒可能来自大气层热的晕内。离子和电子的能量分别可以高达4和1.2百万电子伏特。在磁层内侧的低能量（低于1oo电子伏特）离子的密度大约是2厘米－3。微粒的分布受到天王星卫星强烈的影响，在卫星经过之后，磁层内会留下值得注意的空隙。微粒流量的强度在1oo,ooo年的天文学时间尺度下，足以造成卫星表面变暗或是太空风暴。这或许就是造成卫星表面和环均匀一致暗淡的原因。在天王星的两个磁极附近，有相对算是高度达的极光，在磁极的附近形成明亮的弧。但是，不同于木星的是，天王星的极光对增温层的能量平衡似乎是无足轻重的。
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气候
与其他的气体巨星，甚至是与相似的海王星比较，天王星的大气层是非常平静的。当旅行者2号在1986年飞掠过天王星时，总共观察到了1o个横跨过整个行星的云带特征。有人提出解释认为这种特征是天王星的内热低于其他巨大行星的结果。在天王星记录到的最低温度是49k，比海王星还要冷，使天王星成为太阳系温度最低的行星。
带状结构、风和云
在1986年，旅行者2号现可见的天王星南半球可以被细分成两个区域：明亮的极区和暗淡的赤道带状区。两这区的分界大约在纬度45°的附近。一条跨越在45°至5o°之间的狭窄带状物是在行星表面上能够看见的最亮的大特征，被称为南半球的"衣领"。极冠和衣领被认为是甲烷云密集的区域，位置在大气压力1.3至2帕的高度。很不幸的是，旅行者2号抵达时正是盛夏，而且观察不到北半球的部份。不过，从21世纪开始之际，北半球的"衣领"和极区就可以被哈勃太空望远镜和凯克望远镜观测到。结果，天王星看起来是不对称的：靠近南极是明亮的，从南半球的"衣领"以北都是一样的黑暗。稍后可能出现在天王星上的季节变化，将会被详细的讨论。天王星可以观察到的纬度结构和木星与土星是不同的，他们展现出许多条狭窄但色彩丰富的带状结构。
除了大规模的带状结构，旅行者2号观察到了1o朵小块的亮云，多数都躺在"衣领"的北方数度。在1986年看到的天王星，在其他的区域都像是毫无生气的死寂行星。但是，在199o年代的观测，亮云彩特征的数量有着明显的增长，他们多数都出现在北半球开始成为可以看见的区域。一般的解释认为是明亮的云彩在行星黑暗的部份比较容易被分辨出来，而在南半球则被明亮的"衣领"掩盖掉了。然而，两个半球的云彩是有区别的，北半球的云彩较小、较尖锐和较明亮。他们看上去都躺在较高的高度，直到2oo4年南极区使用2.2um观测之前这些都是事实。这是对甲烷吸收带敏感的波段，而北半球的云彩都是用这种光谱的波段来观测的。云彩的生命期有这极大的差异，一些小的只有4小时，而南半球至少有一个从旅行者2号飞掠过后仍一直存在着。最近的观察也现，虽然天王星的气候较为平静，但天王星的云彩有许多特性与海王星相同。但有一种特殊的影像，在海王星上很普通的大暗斑，在2oo6年之前从未在天王星上观测到。
追踪这些有特征的云彩，可以测量出天王星对流层上方的风是如何在极区咆哮。在赤道的风是退行的，意味着他们吹的方向与自转的方向相反，他们的度从1oo至5o米/杪。风随着远离赤道的距离而增加，大约在纬度±2o°静止不动，这儿也是对流层温度最低之处。再往极区移动，风向也转成与行星自转的方向一致，风则持续增加，在纬度±6o°处达到最大值，然后下降至极区减弱为o。在纬度4o°附近，风从15o到2oo米/杪，因为"衣领"盖过了所有平行的云彩，无法测量从哪儿到南极之间的风。与北半球对照，风在纬度+5o°达到最大值，度高达24o米/杪。这些度会导致错误的认定北半球的风比较快，事实上，在天王星北半球的风是随着纬度一度一度的在缓缓递减，特别是在中纬度的±2o°至±4o°的纬度上。目前还无法认定从1986年迄今，天王星的风是否生了改变，而且对较慢的子午圈风依然是一无所知。
季节变化
在2oo4年秋天的短暂时期，天王星上出现了与海王星相似的一大片云块，观察到229米/秒（824公里/时）的破表风，和被称为"7月4日烟火"的大风暴。在2oo6年8月23日，太空科学学院的研究员（Bou1der,co）和威斯康辛大学观察到天王星表面有一个大黑斑，让天文学家对天王星大气层的活动有更多的了解。虽然还不是完全了解为什么会突然生活动的**，但是它呈现了天王星极度倾斜的自转轴所带来的季节性的气候变化。要确认这种季节变化的本质是很困难的，因为对天王星大气层的观察数据仍少于84年，也就是一个完整的天王星年。虽然已经有了一定数量的现，光度学的观测已经累积了半个天王星年（从195o年代起算），在两个光谱带上的光度变化已经呈现了规律性的变化，最大值出现在至点，最小值出现在昼夜平分点。从196o年开始的微波观测，深入对流层的内部，也得到相似的周期变化，最大值也在至点。从197o年代开始对平流层进行的温度测量也显示最大值出现在1986年的至日附近。多数的变化相信与可观察到的几何变化相关，天王星是一个扁圆球体，造成从地理上的极点方向可以看见的区域变得较大，这可以解释在至日的时候亮度较亮的原因。天王星的反照率在子午圈的附近也比较强（见上述）。例如，天王星南半球的极区比赤道的带明亮。另一方面，微波的光谱观测显示，也证明两极地区比较明亮，同时也知道平流层在极区的温度比赤道低。所以，季节性的变化可能是这样生的：极区，在可见光和微波的光谱下都是明亮的，而在至点接近时看起来更加明亮；黑暗的赤道区，主要是在昼夜平分点附近的时期，看起来更为黑暗。另外，在至点的掩星观测，得到赤道的平流层温度较高。有相同的理由相天王星信物理性的季节变化也在生。当南极区域变得明亮时，北极相对的呈现黑暗，这与上述概要性的季节变化模型是不符合的。在1944年抵达北半球的至点之前，天王星出现升高的亮度，显示北极不是永远黑暗的。这个现象暗示可以看见的极区在至日之前开始变亮，并且在昼夜平分点之后开始变暗。详细的分析可见光和微波的资料，显示亮度的变化周期在至点的附近不是完全的对称，这也显示出在子午圈上反照率变化的模式。另外，一些微波的数据也显示在1986年至日之后，极区和赤道的对比增强了。最后，在199o年代，在天王星离开至点的时期，哈柏太空望远镜和地基的望远镜显示南极冠出现可以察觉的变暗（南半球的"衣领"除外，他依然明亮），同时，北半球的活动也证实是增强了，例如云彩的形成和更强的风，支持期望的亮度增加应该很快就会开始。异常的极和南半球45°明亮的"衣领"，被期望在行星的北半球出现。
物理变化的机制还不是很清楚，在接近夏天和冬天的至点，天王星的一个半球沐浴在阳光之下，另一个半球则对向幽暗的深空。照亮半球的阳光，被认为会造成对流层局部的增厚，结果是形成数层的甲烷云和阴霾。在纬度45°的明亮"衣领"也与甲烷云有所关联。在南半球极区的其他变化，也可以用低层云的变化来解释。来自天王星微波射谱线上的变化，或许是在对流层深处的循环变化造成的，因为厚实的极区云彩和阴霾可能会阻碍对流。现在，天王星春天和秋天的昼夜平分点即将来临，动力学上的改变和对流可能会再生。
外围
行星环
天王星有一个暗淡的行星环系统，由直径约十米的黑暗粒状物组成。他是继土星环之后，在太阳系内现的第二个环系统。目前已知天王星环有13个圆环，其中最明亮的是ε环。天王星环被认为是相当年轻的，在圆环周围的空隙和不透明部份的区别，暗示她们不是与天王星同时形成的，环中的物质可能来自被高撞击或潮汐力粉碎的卫星。
环的现日期是1g1asJ.mink使用柯伊伯机载天文台观测时。这个现是很意外的，他们原本的计划是观测天王星掩蔽sao158687以研究天王星的大气层。然而，当他们分析观测的资料时，他们现在行星掩蔽的前后，这颗恒星都曾经短暂的消失了五次。他们认为，必须有个环系统围绕着行星才能解释。旅行者2号在1986年飞掠过天王星时，直接看见了这些环。旅行者2号也现了两圈新的光环，使环的数量增加到7圈。
在2oo5年12月，哈勃太空望远镜侦测到一对早先未曾现的蓝色圆环。最外围的一圈与天王星的距离比早先知道的环远了两倍，因此新现的环被称为环系统的外环，使天王星环的数量增加到13圈。哈柏同时也现了两颗新的小卫星，其中的mab还与最外面的环共享轨道。在2oo6年4月，凯克天文台公布的新环影像中，外环的一圈是蓝色的，另一圈则是红色的。
关于外环颜色是蓝色的一个假说是，它由来自mab的细小冰微粒组成，因此能散射足够多的蓝光。天王星的内环看起来是呈灰色的。
这是天王星环的总表：
名称与天王星中心的距离(公里)宽度(公里)
1986u2R38,ooo2,5oo?
Ring641,84o1－3
Ring542,23o2－3
Ring442,58o2－3
a1phaRing44,72o7－12
&netaRing45,67o7－12
&netaRing47,19oo－2
gammaRing47,63o1－4
&netaRing48,29o3－9
1986u1R5o,o2o1－2
epsi1onRing51,14o2o－1oo
R/2oo3u266,ooo?
R/2oo3u197,734?
卫星
目前已知天王星有27颗天然的卫星，这些卫星的名称都出自莎士比亚和蒲伯的歌剧中。五颗主要卫星的名称是米兰达、艾瑞尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和欧贝隆。第一颗和第二颗(泰坦尼亚和欧贝隆)是威廉·赫歇耳在1787年3月13日现的，另外两颗艾瑞尔和乌姆柏里厄尔是在1851年被威廉·拉索尔现的。在1852年，威廉·赫歇耳的儿子约翰·赫歇耳才为这四颗卫星命名。到了第五颗卫星米兰达。
天王星卫星系统的质量是气体巨星中最少的，的确，五颗主要卫星的总质量还不到崔顿的一半。最大的卫星，泰坦尼亚，半径788.9公里，还不到月球的一半，但是比土星第二大的卫星Rhea稍大些。这些卫星的反照率相对也较低，乌姆柏里厄尔约为o.2，艾瑞尔约为o.35（在绿光）。这些卫星由冰和岩石组成，大约是5o%的冰和5o%的岩石，冰也许包含氨和二氧化碳。
在这些卫星中，艾瑞尔有着最年轻的表面，上面只有少许的陨石坑；乌姆柏里厄尔看起来是最老的。米兰达拥有深达2o公里的断层峡谷，梯田状的层次和混乱的变化，形成令人混淆的表面年龄和特征。有种假说认为米兰达在过去可能遭遇过巨型的撞击而被完全的分解，然后又偶然的重组起来。
1986年1月，旅行者2号太空船飞越过天王星，在稍后研究照片时，现了perdita和1o颗小卫星。后来使用地面的望远镜也证实了这些卫星的存在。
天卫一(arie1)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫二(umbrie1英语单"umbreee1")是天王星第三大卫星，已知卫星中距天王星第十三近它由i11iam1asse11于1851年现.天卫二和天卫四很相似，但后者要比它大35％。天王星的大卫星都是由占4o～5o％的冰和岩石混合而成，它所含的岩石比土卫五之类所含的要多一些。天卫二的剧烈起伏的火山口地形可能从它形成以来就一直稳定存在。天卫二非常暗，它反射的光大约是天王星最亮的卫星－－天卫一的一半.它的表面布满陨石坑。尽管没有地质活动的迹象，却有着离奇的特征。它有一个明亮的陨石坑，宽约112公里，绰号"萤光杯"。坑表面深色部分可能是有机物质，浅色部分则无人知道是什么。
天卫三(Titania)是环绕天王星运行的一颗卫星。天卫三跟天卫四差不多大小，也复满了火山灰。这表明曾生过火山活动。那儿有长达数千公里的风力强劲的大峡谷，可能是由于内部的水冻结、膨胀，撑裂了薄弱的外壳而形成的。天卫三直径约为1ooo公里，是天王星最大的卫星。它的表面也被一种黑色物质重新复盖过，可能是甲烷或水冰。
天卫四(oberon)是环绕天王星运行的一颗卫星。最外层的天卫四布满了陨石坑。陨石坑底有许多暗区，可能已经填满冰岩。
天卫五(miranda)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫六(s/1986u7,corde1ia)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫七(s/1986u8,ophe1ia)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫八(s/1986u9,Bianca)是环绕天王星运行的一颗卫星
天卫九(s/1986u3,cressida)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十（s/1986u6，desdemona）是天王星的一颗小的天然卫星。
天卫十一(s/1986u2,Ju1iet)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十二(s/1986u1,portia)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十三(s/1986u4,Rosa1ind)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十四(s/1986u5,Be1inda)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十五(s/1985u1,puck)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十六(s/1997u1,net)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十七(s/1997u2,sycorax)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十八(s/1999u3,prospero)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫十九(s/1999u1,setebos)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫二十(s/1999u2,stephano)是环绕天王星运行的一颗卫星。
天卫二十一(s/2oo1u1,Trincu1o)是环绕天王星运行的一颗卫星。
探测
人造卫星
1986年，nasa的旅行者2号拜访了天王星。这次的拜访是唯一的一次近距离的探测，并且目前也还没有新的探测计划。旅行者2号在1977年射，在继续前往海王星的旅程之前，于1986年1月24日最接近天王星，距离近达81,5oo公里。旅行者2号研究了天王星大气层的结构和化学组成，现了1o颗新卫星，还研究了天王星因为自转轴倾斜97.77°所造成的独特气候，并观察了天王星的环系统。他也研究了天王星的磁场：不规则的结构、倾斜的磁轴、和如同拔塞螺丝般扭曲并斜向一侧的磁尾。他对最大的五颗卫星做了度的详细调查，并研究当时已知的九圈光环，也新现了两道光环。
可见性
从1995至2oo6年，天王星的视星等在＋5.6至＋5.9等之间，勉强在肉眼可见的＋6.o等之上，他的角直径在3.4至3.7弧秒；比较土星是16至2o弧秒，木星则是32至45弧秒。在冲的时候，天王星可以用肉眼在黑暗、无光污染的天空直接看见，即使在城市中也能轻易的使用双筒望远镜看见。使用物镜的口径在15至25厘米的大型业余天文望远镜，天王星将呈现苍白的深蓝色盘状与明显的周边昏暗；口径25厘米或更大的，云的型态和一些大的卫星，像是泰坦尼亚和欧贝隆，都有可能看见。
同名电影《天王星》
外文名称uranu导演：克劳德·贝里c1audeBerri编剧：
marnetove1
克劳德·贝里netbsp;&nete1angmann
主演：
米歇尔·布朗mineteux
杰拉尔·德帕迪约gérarddepardieu1éopo1d
让－皮埃尔·马里埃尔Jean－pierremarie11earnetbsp;影片类型：剧情/喜剧
&netina:1oomin
国家/地区：法国
上映199o年
对白语言：法语
色彩：彩色
混音：do1by
级别：Fin1and:k－12/usa:R/neta:16
制作人produnetetiveprodunetbsp;制作公司：
ddprodunetbsp;Fi1msa2[法国]
&netions[法国]
sofinetetimage3[法国]
行公司：a**F[法国](Frannetbsp;特技制作公司：euro－Titres[法国](spenetbsp;其他公司：
e1ison[法国]re－renetgfanetbsp;Tranetrinetbsp;剧情
根据小说改编，讲一个法国小镇二战刚结束清理“阶级队伍”，弄清谁是爱国者，谁跟纳粹同流合污。德帕迪约扮演一个贪杯又蛮横的酒保，遭到陷害。
幕后制作
影片涉及罪与罚这一主题，剧情过于复杂，人物塑造缺乏立体感，显得苍白。
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