태양계-천왕성

태양에서 일곱 번째에 있는 행성. 망원경 없이도 볼 수 있는 가장 먼 행성이다. 태양에서 평균 거리는 약 28억7246만 km인데, 빛의 속도로 가도 2시간 30분이 걸린다. 천왕성은 기체와 액체로 된 거대한 곳으로, 적도 지름은 51,118km로 지구의 4배가 넘는다. 표면은 미세한 메테인 결정으로 이루어진 청록색 구름으로 되어 있다. 메테인 결정은 천왕성의 대기가 얼어서 만들어진 것이다. 눈에 보이는 구름보다 더 아래쪽은 물과 암모니아 얼음 결정으로 된 두꺼운 구름층이라고 생각된다. 더 깊이 내려가면 암모니아가 녹아 있는 물로 이루어진 해양일지도 모른다. 그리고 중심부는 지구 크기만 한 암석 핵으로 되어 있을 것으로 추정한다.
천왕성은 영국의 천문학자인 허셜이 1781년에 발견했다. 천왕성의 영어 이름은, 독일의 천문학자인 보데가 그리스신화에 나오는 최초의 하는 신인 우라노스의 이름을 따서 지었다. 우리가 아는 천왕성에 대한 정보는 대부분 미국의 우주탐사선인 보이저 2호가 밝혀낸 것이다. 1986년에 보이저 2호는 천왕성의 구름 꼭대기 층에서 80,000km까지 접근했다.
천왕성이 태양 주위를 타원궤도로 도는 데는 약 30,685일, 즉 84년 조금 더 걸린다. 또한 태양 주위를 돌면서 자전축을 중심으로 자전한다. 천왕성의 내부(해양과 핵)는 한 번 자전하는데 17시간 14분이 걸리고, 대기는 이보다 좀 더 빠르게 자전한다. 자전축은 98˚ 기울어져 있어서 공전궤도면과 거의 나란히다.
질량은 지구보다 14.5배 더 크다. 그러나 목성에 비하면 1/20밖에 안 된다. 평균밀도는 1.270g/cm³로 물의 약 1.25배이다. 이것은 지구의 1/4이며, 목성과 비슷하다. 천왕성의 표면에서 중력의 세기는 지구의 약 90%이다. 
많은 과학자는 천왕성이 핵, 맨틀, 대기의 3개 층으로 되어 있다고 믿고 있다. 지각이 없는 대신 대부분의 암석과 광물은 행성 속 깊은 곳에서 발견된다. 핵은 주로 규산염으로 이루어졌다고 추측된다. 규산염은 지구 지각의 많은 부분을 차지하고 있는 광물이다. 과학자들은 핵의 온도가 6,000 ˚C 이상이라는 것에 의문을 가지고 있다. 맨틀은 과학자들이 천왕성을 ‘얼음 거인’이라고 부를 만한 성분으로 이루어져 있다. 주로 고체와 액체 물, 메테인, 암모니아의 혼합물로 이루어져 있으며, 이 언 혼합물은 높은 압력을 받고 있다. 수천 도나 되는 맨틀의 높은 온도 때문에 이 얼음은 지구 표면의 얼음과 상당히 다르다. 일부 과학자들은 높은 온도가 메테인 일부를 쪼개어 탄소와 수소의 개별 원자를 만들 수도 있다고 믿고 있다. 높은 압력 때문에 탄소 원자는 결정화되어 다이아몬드를 만들지도 모른다. 
대기는 수소가 83%, 헬륨이 15%, 메테인이 2%, 암모니아와 에테인이 소량 있다. 대기 속의 메테인 얼음 결정 때문에 천왕성이 창백한 청록색으로 보인다. 또한 표면에는 수개의 작은 점이 있는데, 이 점은 태풍과 비슷한 기체의 격렬한 소용돌이라고 여겨진다. 2006년에 천문학자들은 허블우주망원경으로 천왕성의 북반구에서 크고 어두운 점을 발견했는데, 그것도 소용돌이치는 기체였다. 그 점의 크기는 1,700km X 3,000km로 거의 중국 면적만 했다. 봄이 되자 천왕성의 북반구에 기상 변화가 일어나서 형성된 것으로 추측된다. 천왕성의 평균 온도는 -197 ˚C이다.
천왕성은 태양에서 받은 만큼의 열을 우주공간으로 방출하는 것으로 보인다. 천왕성의 자전축이 크게 기울어져 있기 때문에 1천왕성년 동안 북극과 남극은 적도보다 더 많은 햇빛을 받는다. 하지만 천왕성에서 부는 바람이 대기를 통하여 나머지 열을 공평하게 분배하는 것 같다.
천왕성의 위성 중에서 커다란 5개는 1787년에서 1948년 사이에 천문학자들이 발견했다. 그리고 11개는 보이저 2호가 찍은 사진에서 발견한 것이다. 1997년 말에 미국 팔로마 천문대에서는 헤일망원경으로 2개를 추가로 발견했다. 1999년에 보이저 2호와 허블우주망원경으로 찍은 사진으로 또 다른 위성이 발견되었다. 가장 큰 위성인 티타니아는 지름이 1,578km인데 반해 가장 작은 위성인 마거릿은 11km밖에 안 된다. 미란다는 5개의 주요 위성 중에서 가장 작은데, 지형이 태양계의 아무것과도 닮지 않았다. 미란다의 지표면은 거대한 단층 협곡, 오래된 표면과 새로운 표면이 혼합된 계단형 지형으로 되어 있다. 
천왕성은 주위에 많은 고리가 있다. 그중에서 10개는 어둡고 좁다. 너비는 5~100km 미만, 두께는 겨우 10m 정도이다. 희미하고 먼지로 된 고리 두 개가 좁은 고리 바깥에 있다. 천왕성은 넓고 덜 뚜렷한 고리도 하나 가지고 있다. 이 고리는 다른 고리보다 천왕성에 가까이 있으며, 고리의 정확한 조성은 밝혀지지 않았다. 하지만 탄소를 포함하는 물질 층으로 뒤덮인 얼음덩어리로 이루어져 있다고 생각된다. 
천왕성은 강한 자기장에 둘러싸여 있다. 자기장의 축은 자전축에서 59˚ 기울어져 있다. 자기장은 고에너지 대전 입자(대부분 양성자와 전자임)를 천왕성의 복사 대에 붙잡아 두고 있다. 이 입자는 대부분 전자와 양성자인데, 자극 사이를 이동할 때 전파를 방출한다. 보이저 2호가 그 전파를 검출했지만, 너무 약해서 지구에서는 감지되지 못한다.