在土星和天王星之间横卧着一片巨大空间，甚至迄今为止这仍然是行星轨道之间最大的空隙。天王星轨道的平均半径为28.68亿千米，其轨道偏心率使近日点与远日点相距近2.65亿千米。

由于天王星离中心十分遥远，因而它的运行速度很慢，加上轨道又如此庞大，公转一周至少需要84年7天(1)。若某位天文学家在某一时刻看到天王星处在某一位置上，他实际上不可能在有生之年在同一位置上再看到它……这已经能让我们对天王星所处的偏远地带以及它与地球的不同之处有了一定概念。

天王星几乎隐没于天空的深处，唯有借助性能强大的观测设备才能辨认甚至瞥见其特征。1781年3月13日，威廉·赫歇尔发现了天王星，需注意的是，当时赫歇尔认为这是一颗彗星——天王星一开始呈现出的样子只是一个暗淡模糊的光点，通过对天王星的运动进行细致分析，它属于行星的性质才被确定了下来。由此我们就能看到在辨别这颗星球时会遇到的麻烦。我们也注意到了，在历史上，天王星早就被赫歇尔之前的一众天文学家观测到了，但在当时它只被当成一颗普通星球而被归入众多恒星中：弗拉姆斯蒂德是第一位观测到天王星的天文学家，他在1690年至1715年间共观测到了6次；布拉德雷于1748年至1753年间观测到3次……

天王星离我们的眼睛那么遥远，最大时也只是一个张角在3角秒到4角秒之间的小型圆盘，用一架超大口径的望远镜对它进行放大才能得到令人满意的清晰度。根据这一视大小，人们计算得出，天王星直径长达50 000千米(2)，是地球的4倍，体积是地球的63倍，因而这又是一颗相对于地球来说的巨行星；天王星在木星和土星面前可能是微不足道的，但它们属于同一类天体——体积硕大但密度极小：天王星的密度不超过1.27(3)（水的密度=1）。我们对这一特殊形态的判断就如我们对木星和土星形态的一样，都停留在不确定的地带。

天王星与地球的大小对比

天王星概貌

天王星自转轴与轨道平面的倾角 Plan de l’orbite：轨道平面； Equateur：赤道； Axe：自转轴； Rayons solaires：太阳光

除了这一相似之处，还有另一个证据可证明天王星与木星和土星在本质上同属一类星球，即它们的外部结构是相同的。天王星的中部比边缘更加明亮，所以用光学性能不够强大的仪器观测到的是面目模糊的天王星。上世纪就不断有天文学家隐约观测到了天王星表面各种形状的明亮斑点，尤其是那些灰色区域，让人联想到小型望远镜观测下的木星也有类似的斑纹。借助现代大型仪器来观测，我们证实了二者的相似性，但由于天王星微弱的亮度以及望远镜下过小的图像，要想观测到上述特征的细节仍困难重重，似乎超出我们的目力极限。尽管天王星表面的一些细小特征仍不得见，但基于已知事实，我们可以推断，天王星大体上与木星和土星之间确实存在相似之处。

同样地，我们发现天王星的自转轴几乎完全躺倒在轨道平面上。还必须承认的是，由于与木星和土星之间的相似性，天王星表面的带纹也与赤道平行。关于天王星轴倾角的确切数值众说纷纭，因为细节的可见度问题仍非常棘手，但目前可以确定的是，天王星的赤道平面与我们下文将论及的天王星卫星的公转轨道平面相重合。

天王星的自转轴与垂直线呈82度夹角，它的自转速度高于木星和土星。虽然还没有给出天王星自转周期的精确定值，但已知其大致介于10到11小时之间(4)。在我们眼中，天王星的自转轴方向使其在与其他同类行星的对比之下做的似乎是逆向运动。

正是因为天王星在轨道上近乎横躺的姿势，我们才会看到天王星星系在不同视角下呈现出的不同样貌：有时从侧面望去，天王星的球体几乎和土星一样扁平，此时它的椭圆率会非常明显；当它的一颗卫星几乎完全对着太阳和地球时，我们见到的天王星轮廓是沿着赤道的一圈圆周。

这样的轴倾角导致天王星上夸张的季节变化，我们将在下文有所涉及。

(1)　现测定天王星公转周期为30 687天。（NASA）

(2)　现测定天王星的直径约为50 724千米。（NASA）

(3)　现测定天王星的平均密度为1.270克/立方厘米。（NASA）

(4)　现测定天王星自转周期约为17小时。（NASA）