天王星大气的主要成分是氢和氦，还包含较高比例的由水、氨、甲烷等结成的"冰"，与可以探测到的碳氢化合物。天王星是太阳系内大气层最冷的行星，最低温度只有49K(-224℃)。其外部的大气层具有复杂的云层结构，水在最低的云层内，而甲烷组成最高处的云层。 相比较而言，天王星的内部则是由冰和岩石所构成。 
天王星(Uranus)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。
如同其他的大行星，天王星也有环系统、磁层和许多卫星。天王星的系统在行星中非常独特，因为它的自转轴斜向一边，几乎就躺在公转太阳的轨道平面上，因而南极和北极也躺在其他行星的赤道位置上。
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天王星的内热看上去明显的比其他的类木行星为低，在天文的项目中，他是低热流量。目前仍不了解天王星内部的温度为何会如此低，大小和成分与天王星像是双胞胎的海王星，放出至太空中的热量是得自太阳的2.61倍；相反的，天王星几乎没有多出来的热量被放出。天王星在远红外部份释出的总能量是大气层吸收自太阳能量的2倍。
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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10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49 K，比海王星还要冷，使天王星成为太阳系温度最低的行星。
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天王星的英文名称Uranus来自古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯(Οὐρανός)，是克洛诺斯的父亲，宙斯的祖父。与在古代就为人们所知的五颗行星(水星、金星、火星、木星、土星)相比，天王星的亮度也是肉眼可见的，但由于亮度较暗、绕行速度缓慢并且由于当时望远镜观测能力不足，未被古代的观测者认定为一颗恒星。直到1781年3月13日，威廉·赫歇耳爵士宣布他发现了天王星，首度扩展了太阳系已知的界限，这也是第一颗使用望远镜发现的行星。
天王星和海王星的内部和大气构成和更巨大的气态巨行星木星土星不同。同样的，天文学家设立了冰巨星分类来安置它们。
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