يشابه تركيب أورانوس تركيب كوكبنبتون، وكلاهما ذو تركيب مختلف عنالعملاقين الغازيين الآخرين (المشتريوزحل)، لذلك يصنفها الفلكيون أحيانًا تحت تصنيف عملاق جليدي. تكوين الغلاف الجوي يشابه تركيب غلاف كلاً من المشتري وزحل، حيث يتركب بشكل أساسي منالهيدروجينوالهيليوم، لكنه يحتوي على نسبة جليد أعلى مثلجليدالماءوالميثانوالأمونيا مع وجود بعض الآثارللهيدروكربونات.[15] يعتبر غلافه الجوي الأبرد في المجموعة الشمسية، مع متوسط حرارة يبلغ 49كلفن (-224 درجة مئوية). ويتألف من بنية سحاب معقدة، ويعتقد أن الماء يشكل الغيوم السفلى والميثان يشكل طبقة الغيوم الأعلى في الغلاف.[15] في حين يتألف أورانوس من الصخور والجليد.[16]
يملك أورانوس مثل باقي الكواكب العملاقة نظامحلقاتوغلافًا مغناطيسيًّا وعددًا كبيرًا منالأقمار. أكثر ما يميز أورانوس عن غيره من الكواكب هو أن محور دورانه مائل إلى الجانب بشكل كبير، تقريبًا مع مستوى دورانه حولالشمس، بحيث يتموضع قطباه الشمالي والجنوبي في مكان تموضع خط الاستواء لمعظم الكواكب. ترى حلقات الكوكب من الأرض أحيانًا كهدف الرماية، وتدور أقماره حوله باتجاه عقارب الساعة. أظهرت صور ملتقطة بواسطةالمسبارفوياجر 2 سنة1986 بعض التضاريس للكوكب بالضوء المرئي بدون أي تأثيرات لمجموعات الغيوم أو العواصف مثل باقي العمالقة الغازية. أظهر الرصد الأرضي تغيرات مناخية فصلية، وزيادة في تغيرات الطقس في السنوات الأخيرة. وخاصة عندما يقترب أورانوس منالاعتدالين، فيمكن أن تصل سرعة الرياح 250 مترًا في الثانية.
تم استكشاف أورانوس عن طريق رحلة واحدة فقط تابعة لوكالةناسا الأمريكية، هي رحلة مسبارفوياجر 2، الذي اقترب من الكوكب إلى أقصى درجة بتاريخ24 يناير سنة1986، ومنذ ذلك الحين لم يتم إرسال أي رحلة أخرى، ولم يتم التخطيط لإرسال أي مسبار جديد في القريب العاجل، على الرغم من أن عدد من الرحلات قد تم اقتراحها للمستقبل، إلا أن أي منها لم يتم الموافقة عليه بعد. قام فوياجر 2 بعدد من الاكتشافات الهامة، إذ أظهرت صوره وجود 10 أقمار جديدة لم تكن معروفة من قبل، بالإضافة إلى حلقتين إضافيتين، كما قام المسبار بدراسة الغلاف الجوي البارد لأورانوس وتصوير أكبر خمس أقمار تابعة له، كاشفًا بذلك طبيعة سطحها المغطى بالفوهات الصدمية والوديان العظيمة.
من الرحلات التي اقترح إرسالها في المستقبل: ما اقترحه علماء مختبر مولارد لعلوم الفضاء في المملكة المتحدة، على علماء الناسا، بأن يرسلوا مسبارًا مشتركًا هو «مستكشف أورانوس» (باللاتينية:Uranus Pathfinder)، إلى الكوكب المذكور في سنة2022. ويعتبر هذا المشروع من المشاريع التابعة للفئة الوسطى (بالإنجليزية:M-class)، وقد رُفع تقرير بشأنه إلىوكالة الفضاء الأوروبية في شهر ديسمبر من عام2010، ووقع عليه 120 عالمًا ينتمون لجنسيات مختلفة، وقدّرت تكلفته بحوالي 470 مليونيورو.[17][18][19] كذلك هناك مشروع آخر يهدف إلى إرسال مركبة ذات طاقة دفع نووية في شهر أبريل من عام2021، لتصل إلى أورانوس بعد 17 سنة من إطلاقها، وتقوم بدراسة الكوكب طيلة سنتين على الأقل.[20]
رصد أورانوس في عدة مناسبات قبل اكتشافه ككوكب، لكنه كان يعتقد خطأ بأنهنجم. أول التسجيلات الرصدية له كانت سنة1690 عندما رصدالفلكيجون فلامستيد أورانوس بما لا يقل عن ست مرات، وصنفه كنجم فيكوكبةالثور وسماه بالثور 34. رصد الفلكيالفرنسيبيير شارل لومونييه أورانوس بما لا يقل عن اثنتي عشرة مرة بين عاميّ1750و1769 بما فيها خلال أربع ليالي متتالية.[21]
نسخة طبق الأصل عن المقراب الذي رُصد أورانوس باستخدامه، عن طريق ويليام هيرشل.
رصد ويليام هيرشل أورانوس في13 آذار/مارس عام1781 من حديقة منزله الواقع فيسومرست،[22] لكنه سجل في البداية (26 نيسان/أبريل) بأنه رصدمذنبًا،[23] قبل أن ينشر في جريدته أنه رصد في الربع الأول بالقرب من نجمزيتا الثور جرم يعتقد أنه إماسديم نجمي أو مذنب.[24][25] ولكنه عندما عرض اكتشافه علىالجمعية الملكية شرح أنه اكتشف مذنبًا، بسبب تحركه من مكانه لكن يمكن مقارنته ضمنياً بكوكب:[26] وقد قال:
الطاقة التي طبقتها عند أول رصد للمذنب وصلت إلى 227. ومن خبرتي أعرف أن قطر النجوم الثابتة لا يتناسب مع هذه الطاقة الضخمة، مثل الكواكب. لذلك طبقت طاقة من 460 إلى 932 لأجد أن قطر المذنب يتناسب مع الطاقة، بينما قطر النجوم لا يزداد بنفس النسبة مع ازدياد الطاقة، وعلاوة على ذلك يبدو المذنب أضخم بكثير من ضوئه المستقبل منه. ويبدو ضبابياً غير واضح المعالم بالرغم من كل هذه الطاقة. بينما تحافظ النجوم على بريقها وتميزها، وعرفت ذلك من خلال آلاف الرصود وعلمت أنها ستحافظ. وكتلخيص لما سبق فإن مذنبًا قد اكتشف من خلال هذا الرصد.
أخطر هيرشلنيفيل ماسكيليني بملاحظته، ليتلقى رسالة من ماسكيليني في23 نيسان/أبريل جاء فيها: «لا أعرف ما هو، يبدو وكأنه كوكب عادي يدور فيمدار دائري تقريباً حول الشمس، وكمذنب يتحرك بشكل قطع ناقص شاذ، ولم أرى أي هالة أو ذيل له".[27]»
بينما واصل هيرشل وصف الجرم الذي رصده بحذر على أنه مذنب، بدأ فلكيون آخرون وصف هذا الجرم من منظور آخر. فكان العالم الروسيأندريس جون ليكسيل أول من حسب مدار هذا الجرم الجديد،[28] ونظراً لمداره القريب من الدائري ففرض أنه كوكب بدلأ عن أن يكون مذنب. كما أن الفلكيالألمانييوهان إليرت بودي توقع أن يكون كوكب مجهول يدور في مدار أبعد من مدارزحل.[29][30] وسرعان ما بدأ توافق عالمي على قبول هذا الجرم على أنه كوكب جديد. وفي سنة1783 اعترف هيرشل بالحقيقة.[31]
طلب ماسكيليني من هيرشل أن يطلق اسم على الكوكب الجديد الذي يعود الفضل إليه في اكتشافه.[32] وبناءً على هذا الطلب أطلق هيرشيل اسم «جورجيوم سيدوم» (باللاتينية:Georgium Sidus) أي نجمة جورج على شرف الملكجورج الثالث.[33] لكن هذا الاسم الذي اقترحه هيرشل لم يكن ذو شعبية خارجبريطانيا، وسرعان ما اقترحت أسماء بديلة. فاقترح الفلكيالفرنسيجيروم لالاند تسميته باسم هيرشل تكريماً لويليام هيرشيل،[34] في حين اقترح الفلكيالسويديإريك بروسبيرين تسميته نبتون وقد تلقى هذا الاسم دعماً من فلكيين آخرين الذين أحبوا الفكرة احتفالاً بانتصارالبحرية الملكية فيحرب الاستقلال الأمريكية وتسمية الكوكب باسم نبتون جورج الثالث أو نبتون بريطانيا العظمى.[28] في حين اختار يوهان بودي اسم أورانوس وهو اسم إله السماء وفقالميثولوجيا الإغريقية، وقد جادل بودي ذلك بأنساتورن (الاسم اللاتيني لزحل) هو والدجوبيتر وفق الميثولوجيا اليونانية، وبناءً عليه يجب أن يكون الكوكب الأبعد من زحل هو والد ساتورن.[35][36]
في سنة 1789 أطلق زميل بودي فيالأكاديمية الفرنسية للعلوممارتن كلابروث، أطلق اسماليورانيوم علىالعنصر الجديد الذي قد اكتشفه مشتقاً إياه من اسم أورانوس كدعم لخيار بودي.[37] وبمرور الوقت أصبح اقتراح بودي أكثر شعبية، وأصبح عالمياً عندما اعتمدت إحدى المؤسسات الهيدروجغرافية الملكية البريطانية هذا الاسم ونقلت اسم «جورجيوم سيدوس» إلى اسم أورانوس.[35]
يدور أورانوس حول الشمس مرة كل 84 سنة أرضية. ويصل معدّل بعده عن الشمس إلى حوالي 3مليارات كم (حوالي 20وحدة فلكية).صورة زائفة الألوان من سنة 1998 ملتقطة بالأشعة القريبة من تحت الحمراء بواسطة مرصد هابل وتظهر حزم الغيوم وحلقات أورانوس والأقمار الطبيعية.
يتم أورانوس دورة واحدة حولالشمس كل 84 سنة أرضية. متوسط بعده عن الشمس يبلغ 3 ملياراتكم. تصل كثافة الضوء الشمسي على سطح أورانوس إلى 1/400 مما هي على سطحالأرض.[38]حسبت عناصره المدارية لأول مرة من قبل العالمبيير لابلاس سنة1783.[39] بمرور الوقت بدأت تظهر التناقضات بين التنبؤات الحسابية والملاحظات الرصدية. أقترحجون كوش آدامز سنة1841 أن سبب الاختلاف هذا راجع إلى تأثره بجاذبية كوكب غير مرئي. في سنة1845 بدأأوربان لوفيريي بحثا مستقلا حول مدار أورانوس. رصديوهان جدفريد جال كوكب جديد دعي فيما بعدنبتون، وكان قريبا جدا من المكان الذي تنبأ فيه لوفيريي.[40]
تبلغ فترة الدوران الذاتي لأورانوس 17 ساعة و14 دقيقة. ومثل باقيالكواكب العملاقة تظهر ضمن الغلاف الجوي رياح قوية باتجاه الدوران، كما يظهر على بعض خطوط العرض، مثلاً على بعد ثليين من خط الاستواء باتجاهالقطب الجنوبي، تظهر ملامح واضحة لتحرك الغلاف الجوي بشكل أسرع جاعلةً من سرعة الدوران الكلية أقل من 14 ساعة.[41]
يبلغالميل المحوري 97.77 درجة وبالتالي فإن محور الدوران يوازي مستويالنظام الشمسي، وينتج عن هذا تغيرات فصلية مختلفة بشكل كامل عن التغيرات على سطح باقي الكواكب الرئيسية. يمكن ملاحظة تدور بشكل مغزليا مائلاً من الأعلى، في حين يدور أورانوس مغزلياً أفقياً كتدحرج الكرة. بقرب وقتانقلاب الشمس الصيفي يواجه أحد قطبي أورانوس الشمس بشكل دائم، في حين يكون القطب الآخر محجوباً عنها. ويبقى شريط ضيق قرب خط الاستواء يشهد تناوب الليل والنهار، وتكون الشمس في أفق هذه المناطق منخفضة كما يحدث في المناطق القطبية الشمالية على الأرض. ويبقى أحد القطبين مستقبلاً لأشعة الشمس لمدة تتراوح تقريباً 42 سنة، يتبعها 42 سنة أخرى من الظلام.[42] وبقرب وقتالاعتدلان تواجه الشمس خط استواء الكوكب معطيةً فترة تناوب ليلي نهاري مثل تلك التي تظهر على معظم الكواكب. وقد وصل أورارنوس إلى أقصى اعتدال له في7 ديسمبر سنة2007.[43][44]
ونتيجة لهذا الاتجاه المحوري لأورانوس، فتستقبل المنطقة القطبية كمية من الطاقة الشمسية أكثر مما تستقبل المنطقة الاستوائية. ومع ذلك فإن المنطقة الاستوائية ذات حرارة أعلى. الآلية الكامنة وراء هذا الأمر غير معروفة تماماً. كما أن السبب وراء الميل المحوري الكبير لأورانوس غير معروف أيضًا، لكن هناك بعض التوقعات التي تقول أن ذلك حدث أثناء تشكلالنظام الشمسي، بأنكوكب أولي بحجم الأرض اصطدم بالكوكب وتسبب بانحراف اتجاه.[45] كان القطب الجنوبي لأورانوس أثناء تحليقفوياجر 2 سنة1986 مواجه الشمس بشكل مباشر، وقد وسم هذا القطب باسم القطب الجنوبي وفق تعريفالاتحاد الفلكي الدولي حيث يعرفالقطب الشمالي لأي كوكب أو قمر بأنه القطب الذي يقع فوق مستوي المجموعة الشمسية بغض النظر عن اتجاه هذا الكوكب فيالغزل.[46][47] وتستخدمقاعدة اليد اليمنى أحياناً بتطبيقها باتجاه حركة الغزل لتحديد القطبين الشمالي والجنوبي.[48]
تراوح القدر الظاهري لأورانواس من +5.6 إلى +5.9 خلال الفترة الممتدة من عام1995 إلى عام2006، مع العلم أن القدر الظاهري الذي يمكن للعين المجردة أن تراه هو +6.5.[8] وتبلغ زاويته القطرية ما بين 3.4 إلى 3.7ثانية قوسية وبالمقارنة مع زحل تتراوح الزاوية من 16 إلى 20 والمشتري من 32 إلى 45ثانية قوسية.[8] يمكن رؤية أورانوس بالعين المجردة في حالة الظلام الدامس، كما يمكن رؤيته بسهولة في المناطق الحضارية باستخدام المناظير.[49] وباستخدامتلسكوبات الهواة مع عدسة يتراوح مقدارها ما بين 15 إلى 23 سم يمكن رؤية أورانوس كقرص شاحب ذو أطراف مائلة للسواد. أما باستخدام تلسكوبات أكبر عدسة 25 سم أو أكبر يمكن رؤوية شكل السحب وبعض الأقمار الكبيرةكتيتانياوأوبيرون.[50]
مقارنة بين حجمي الأرض وأورانوس.رسم مقطعي للبنية الداخلية لأورانوس.
تبلغكتلة أورانوس حوالي 14.5 ضعف كتلة الأرض، مما يجعله أقل الكواكب كتلة من بين الكواكب العملاقة، على الرغم من أن قطره أكبر قليلاً من قطرنبتون، وتساوي تقريباً أربع أضعاف قطر الأرض. أما كثافته فتبلغ 1.27 غ/سم مكعب وبالتالي فإن أورانوس هو ثاني أقل كواكب المجموعة الشمسية من حيثالكثافة بعدزحل.[51] وتدل هذه الكثافة على أنه مكون بشكل أساسي من اشكال مختلفة منالجليد كجليدالماءوالأمونياوالميثان.[16] قيمة الكتلة الكلية في داخل أورانوس غير معروفة تماماً. حيث تظهر نماذج محاكاة أرقام مختلفة من قيمة هذه الكتلة، على أي حال تتراوح القيم بين 9.3 و 13.5 من كتلة الأرض.[16][52] بينما يشكلالهيدروجينوالهليوم جزء قليل من الكتلة الكلية لأورانوس بقيمة كتلية تتراوح ما بين 0.5 إلى 1.5 من كتلة الأرض.[16] بينما الكتلة الباقية والتي تشكل ما بين 0.5 إلى 3.7 من كتلة الأرض تتألف منمواد صخرية.[16]
يوضح النموذج الأساسي لتركيب أورانوس أنه يتألف من ثلاث طبقات: نواة صخرية في المركز، يليهادثار جليدي في الوسط، لتتألف الطبقة الخارجية من غلاف غازي من الهيدروجين/هيليوم.[16] تعتبر النواة صغيرة نسبياً إذا تبلغ كتلتها حوالي 0.55 من كتلة الأرض ونصف قطرها أقل من 20% من نصف قطر أورانوس. في حين يضم الدثار الجزء الأساسي من كتلة أورانوس بقيمة تبلغ 13.4 من كتلة الأرض. بينما الطبقة الخارجية هي ذات الكتلة الأصغر وتساوي 0.5 من كتلة الأرض ،وتمتد لآخر 20% من قطر أورانوس.[16] تبلغ الكثافة ضمن النواة 9 غرامات في السنيمتر مكعب، والضغط في المركز يصل إلى 8 ملايينبارودرجة الحرارة تصل إلى 5000 كلفن.[53] أما تركيب الدثار الجليدي فهو ليس مؤلف من الجليد وفق الفهم التقليدي، إنما مؤلف من سوائل حارة ذات كثافة عالية تحتوي على الماء والأمونياومواد متطايرة.[16] ويدعى أحياناً هذا السائل الذي يملك خاصية ناقلية كهربائية عالية بمحيط الماء-الأمونيا.[54] إن الاختلاف الكبير في تركيب الجزء الضخم من تركيب أورانوس ونبتون عن التركيب الغازي للمشتري وزحل يجعل من المبرر وضع تصنيف عملاق جليدي لهذين الكوكبين ومن الممكن وجود طبقة منالماء المتأين حيث تتحلل جزيئات الماء إلى شوارد هيدروجينوأكسجين وتوجد طبقة أعمق منالماء فائق التأين حيث تتبلور الأكسجين وتطفو شوارد الهيدروجين حول الشبكة البللورية للأكسجين.[55]
يعتبر النموذج أعلاه هو النموذج العياري لتركيب أورانوس، لكن هذا النموذج ليس وحيد إذ توجد نماذج أخرى. فنموذج آخر متوافق مع الملاحظات الرصدية حيث بفرض أنه إذا مزجت كميات كبيرة من الهيدروجين والمواد الصخري ضمن طبقة الدثار الجليدي، فإن الكتلة الكلية في الطبقة الداخلية ستكون أقل وبالمقابل فإن كمية الهيدروجين والصخور ستكون أعلى. على أي حال البيانات المتوفرة حالياً حول أورانوس لا تسمح بالتأكد من أي نموذج هو الصحيح. يظهر من التركيب الداخلي السائل لأورانوس أنه لا يملك سطح صلب. ويتحول الغلاف الجوي الغازي بشكل تدريجي إلى سائل في الطبقات الداخلية.[16]
الحرارة الداخلية لأورانوس منخفضة بشكل ملحوظ مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى. فقيمةالجريان الحراري له منخفضة. وما يزال سبب الانخفاض في حرارته غير مفهوم حتى الآن. يشع نبتون القريب من أورانوس بالتركيب والحجم منالطاقة إلى الفضاء الخارجي 2.61 ضعف مما يستقبله من الشمس. فأورانوس على النقيض من نبتون يكاد لا يشع أي طاقة إضافية. أظهر تحليلبالأشعة تحت الحمراء أن الطاقة الكلية التي يشعها أورانوس تساوي 0.08 ± 1.06 من الطاقة الشمسية الممتصة في الغلاف الجوي.[15] يعادل الجريان الحراري لأورانوس 0.042 ± 0.047 واط لكل متر مربع والذي هو في الحقيقة أقل من الجريان الحراري لكوكب الأرض والذي يساوي 0.075. أقلدرجة حرارة سجلت على سطح أورانوس كانت 42كلفن جاعلةً أورانوس أبرد كوكب فيالمجموعة الشمسية.[15]
تفرض إحدى النظريات المفروضة لتفسير هذا التناقض، أنه عند اصطدام الجرم الكبير بأورانوس تبددت معظم حرارته الأولية. وبقيت الحرارة عميقاً ضمن النواة.[56] وتفرض نظرية أخرى وجود حواجز في الطبقات العليا لأورانوس تمنع حرارة النواة من الخروج إلى السطح.[16]
يعرف السطح الاسمي لجرم غازي بأنه النقطة التي يكون عندها الضغط مساوي لواحد بار ويستخدم هذا التعريف كنقطة الصفر لقياس الارتفاع.[57] مع أنه لا يُوجد سطح صلب حقيقيّ ضمن باطن كوكب أورانوس، فطبقته السطحية الغازية القابلة للرصد من الخارج (دون الاضطرار إلى إدخال مسابير أو ما شابه إلى باطن الكوكب نفسه بسبب حجب الطبقات السطحية للرؤية) تسمى عموماً «الغلاف الجوي».[15] يَظل الرصد الخارجيّ مُمكناً حتى انخفاض 300 كم تقريباً تحت مستوى الضغط الجوي 1بار ضمن جو أورانوس، وعند هذا المستوى الذي تنتهي عنده إمكانية الرصد يَصل الضغط إلى حوالي 100 بار والحرارة إلى 320ك.[58] وتمتدهالة الغلاف الجوي الرقيقة بشكل مدهش لمسافة تتجاوز ضعفي قطر الكوكب نفسه إذا افترض أنه يَنتهي عند مستوى ضغط 1 بار.[59] يُمكن تقسيم الغلاف الجوي لأورانوس إلى ثلاث طبقات:التروبوسفير تمتد بارتفاع من -300 إلى 50 كم والضغط فيها يتراوح من 100 إلى 0.1 بار. والطبقة الثانية هيالستراتوسفير وتمتد من ارتفاع 50 إلى 4000 كم والضغط فيها0.1 إلى 10–10 بار والطبقة الثالثة هيالثيرموسفير ويمتد الغلاف الجوي فيها من 4,000 إلى 50,000 كم من السطح المُفترض.[15]
يختلف تركيب الغلاف الجوي لأورانوس عن باقي الكواكب، على الرغم من أنه يتكون من مركبين أساسيين هماالهيدروجينوالهيليوم.[15] حيث يكونالكسر المولي للهيليوم هو عدد ذرات الهيليوم ضمن كل جزيء من الغاز ويساوي على أورانوس 0.15 ± 0.030.15 ± 0.03[60] والذي يُقابله في الطبقات العليا هو كسر كتلي بمقدار0.26 ± 0.05.[15] وهذه القيمة قريبة إلى الكسر الكتليللنجم الأولي والذي يساوي0.275 ± 0.01،[61] ويعني هذا أن الهيليوم لم يستقر في مركز الكوكب كما هو معروف في العمالقة الغازية.[15] كما أن الشيء الشاذ الآخر هو احتواءه علىالميثان.[15] حيث يمتلك الميثان مجالات امتصاص عاليةللأشعة المرئيةوالأشعة القريبة من تحت الحمراء مما يجعل لون أورانوس سماوياً.[15] يشكل الميثان نسبة 2.3% من الغلاف الجوي مع تواجد كسر مولي بنسبة أقل تحت سطح سحب الميثان عند الضغط 1.3 بار، ليشكل هذا ما تتراوح نسبته بين 20 و 30% من نسبةالكربون المتوافر فيالشمس.[15][62]تكون نسبة المزج لجزيئات الهيدروجين أقل في الطبقات العليا بسبب درجة الحرارة المنخفضة، مما يقلل من مستوى التشبع ويسبب زيادة في تجمد الميثان الخارج.[63] ومن غير المعروف وفرة بعض المواد المتطايرة بما في ذلك الأمونيا والماءوكبريتيد الهيدروجين في عمق الغلاف الجوي، لكن من المرجح أن وجودها ذو تركيز أعلى من باقي المجموعة الشمسية.[15][64] وجدت كميات من أنواع مختلفة منالهيدروكربونات في الستراتوسفير، ويعتقد أنه نتجت بسبب التحلل الضوئي للميتانبالأشعة فوق البنفسجية. كما يتضمن الغلاف الجوي كلاً منالإيثانوالأسيتيلينوالبروبينوالبوتاديين.[63][65][66] كما كشفالتحليل الطيفي وجود كميات منبخار الماءوأول أكسيد الكربونوثاني أكسيد الكربون في أعلى الغلاف الجوي، ويمكن أن تنشأ هذه المركبات من مصادر خارجية كسقوط الغبار والمذنبات.[66][67]
توزع الحرارة في طبقة التربوسفير والطبقة السفلية من السترابوسفير، كما أنها تتضمن الغيوم والضباب.
طبقة التربوسفير هي أدنى وأكثف طبقة من طبقات الغلاف الجوي.[15] وتتميز بتناقصدرجة الحرارة مع الارتفاع. فتسقط درجة الحرارة من 320كلفن عند قاعدة طبقة التربوسفير الاسمية عند الارتفاع -300 كم إلى 53 كلفن عند ارتفاع 50 كم.[62] في الواقع تتغير درجة الحرارة عند أعلى ارتفاع لهذه الطبقة من 57 كلفن إلى 49 كلفن تبعاً لخط العرض.[15][68] وتكون طبقة التربوسفير المسؤولة بشكل رئيسي عن انبعاثات الكوكب الحرارية من الإشعة تحت الحمراء. وبذلك تتحدددرجة الحرارة الفعالة 59.1 ± 0.3 كلفن.[69]
ويعتقد أن هذه الطبقة تمتلك سحب ذات تركيب معقد، فيفترض وجود سحب من الماء عند منطقة ضغط تتراوح ما بين 50 و 100بار، وكذلك سحب منبيكبريتيد الأمونيوم في منطقة ضغط تتراوح ما بين 40 و 20 بار، وسحب من الأمونيا كبريتيد الهيدروجين في منطقة الضغط ما بين 10 إلى 3 بار، وأخيراً تتواجد سحب الميثان عند الضغط من 2 إلى 1 بار.[15][70][71] وتعتبر طبقة التربوسفير جزء حيوي هام من الغلاف الجوي، فتوجد رياح قوية وسحب براقة.[72]
يعرف الغلاف الجوي المتوسط لأورانوس باسمالستراتوسفير، حيث تزداد درجة الحرارة تدريجياً مع الارتفاع. فتكون درجة الحرارة 53كلفن في المنطقة الفاصلة ما بين التروبوسفير والستراتوسفير. وتصل هذه الحرارة إلى ما بين 800 و 850 كلفن في بداية طبقةالثيرموسفير.[59] والسبب الراجع لهذه الزياد مع الارتفاع تعود لامتصاص الميثانالأشعة تحت الحمراءوالأشعة فوق البنفسجية الشمسية من قبل غازالميثانوهيدروكربونات أخرى،[73] والذي نتج في هذا الجزء من الغلاف بسبب عملية التحليل الضوئي للميثان. تتواجد الهيدروكربونات في طبقة رقيقة على ارتفاع يتراوح بين 100 إلى 300 كم والموافقة لضغط يتراوح من 10 إلى 0.1بار ودرجة حرارة من 75 إلى 175 كلفن.[74] النسبة الأكبر من الهيدركربونات هي عبارة عن مزيج من الميثان والإستيلين والإيثان حيث تبلغ نسبة الهيدركربونات 10−7 من نسبة الهيدروجين. أما نسبةأول أكسيد الكربون فهي مشابه عند هذا الارتفاع.[63] بينما نسبة الهيدركربونات الأثقلوثاني أكسيد الكربون أقل بثلاث مرات مما هي عليه للهيدركربونات الاخف وأول أكسيد الكربون. بينما نسبة الماء حوالي 7*10−9 من نسبة الهيدروجين.[63] يميل الإيثان والإستيلين إلى التكاثف في المناطق ذات الحرارة الأدنى في السترابوسفير والمنطقة الحدية ما بين السترابوسفير والتربوسفير مما يؤدي إلى تشكل طبقة ضبابية، على أي حال يكون تركيز الهيدركربونات فوق طبقة الضباب أقل مما هي عليه في السترابوسفير باقي الكواكب العملاقة.[63][75]
تتألف الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي لأورانوس من الثرموسفير والهالة. وتكون درجة الحرارة غير متجانسة وتتراوح ما بين 800 و 850 كلفن.[15] وحتى الآن من غير المفهوم مصادر الطاقة اللازمة للحفاظ على هذه القيمة العالية، حيث لا تكفي الأشعة الفوق بنفسجية الشمسية والأشعة فوق البنفسجية الخارجية والنشاطالشفقي بتزويد هذا النشاط الحراري. ويمكن أن يساهم فقدان الفعالية التبريدية للهيدروكربونات في طبقات الستراتوسفير ذات الضغط الأقل من 0.1 ميلي بار.[59] بالإضافة إلى دورذرات الهيدروجين، حيث تحوي الثيرموسفير والكرونات على ذرات هيدروجين حرة. حيث أن كتلتها الصغيرة مع درجة الحرارة العالية تفسر سبب امتداد الهالة إلى ما يساوي ضعفي نصف قطر أورانوس أو 50000 كم من أورانوس.[59] وهذه الهالة ميزة فريدة لكوكب أورانوس. ويتضمن تأثيرهاعلىمقاومة الجزيئات الصغير التي تدور حول أورانوس مما يسبب استنزاف الغبار في حلقات أورانوس.[59] تشكل الطبقة العليا من الستراتوسفير مع طبقة الثيرموسفيرالغلاف المتأين لأورانوس.[62] وتقبع طبقة الغلاف المتأين على ارتفاع يتراوح بين2000 إلى 10000 كم.[62] طبقة الغلاف المتأين لأورانوس أكثف مما هي لنبتون وزحل، والتي يُحتمل أنها نشأت بسبب التركيز المنخفض للهيدروكربونات في الستراتوسفير.[76] يتناسب الغلاف المتأين مع الأشعة الفوق بنفسجية الشمسية والتي بدورها تتناسب كثافتها مع النشاط الشمسي.[77] أما نشاط ظاهرة الشفق فهي كبيرة مقارنة مع نظيرتها في المشتري وزحل.[78]
حلقات أورانوس الداخلية. تظهر الحلقة إبسلون وهي أكثر الحلقات سطوعاً، إضافة لثمان حلقات أخرى.حلقات أورانوس.
يملك أورانوسنظام حلقات كامل، وبذلك يعتر النظام الحلقي لأورانوس ثاني نظام حلقي يكتشف في النظام الشمسي بعدزحل. وتتركب الحلقات من مواد مظلمة تقريباً، والتي تختلف بالحجم وتتنوع من أحجام ميكروية إلى أحجام تصل إلى أجزاء مترية. وقد تم اكتشاف ثلاثة عشر حلقة متمايزة حتى الآن. وأكثر هذه الحلقات لمعاناً هي الحلقة إبسلون (ε). وجميع حلقات أورانوس باستثناء حلقتين متقاربين جداً حيث يصل عرضهم لبضع كيلومترات. يعتقد أن هذه الحلقات حديثة النشأة، حيث تشير الاعتبارات الديناميكة إلى عدم نشوء هذه الحلقات مع نشوء أورانوس. ويعتقد أن المواد ضمن الحلقات نشأت من تحطم قمر (أو أقمار) لأورانوس نتيجةاصطدام عالي السرعة. حافظت عدد قليل من الجزيئات من بين العدد الهائل الناتج عن التحطم على وجودها في منطقة مستقرة مشكلة حلقات الكوكب.[79][80]
وصفويليام هيرشيل من خلال رصده احتمال وجود حلقات حول هذا الكوكب. إلا أن الرؤية في ذلك الوقت كان مشكوك فيها. ولم يرصد أحد آخر هذه الحلقات فيالقرنين التاليين. ومع ذلك وصف هيرشيل وصفاً دقيقاً للحلقة إبسلون من حيث لونها الأحمر وحجمها وزاويتها النسبيةللأرض وتعير مظهرها مع دوران أورانوس حولالشمس.[81][82] وقد أعلن عن تمييز حلقات أورانوس في سنة1977 على يدالعلماءجايمس إيليوتوإدوارد دونهمودوغلاس مينك مستخدمينمرصد كايبر المحمول جوا، وقد كان هذا الاكتشاف مصادفة، حيث كان من المخطط دراسة الغلاف الجوي لأورانوس عبراحتجاب النجم SAO 158687 بأورانوس. فقد لاحظوا اختفاء النجم لفترات وجيزة قبل وبعد احتجابه بأورانوس، ليستنتجوا أنه لابد من وجود نظام حلقات حول أورانوس تسبب بالاختفاءات القصيرة للنجم.[83]وكشفوا في وقت لاحق عن أربع حلقات أخرى حول أورانوس. وقد تم تصوير الحلقات بشكل مباشر عندما حلقالمسبارفوياجر 2 في سنة1986. كما اكتشف فوياجر 2 حلقتين أخرى تين رقيقتين ليصبح العدد الكلي للحلقات المكتشفة حتى ذلك الوقت أحد عشر حلقة.
اكتشف بواسطةمرصد هابل الفضائي سنة2005 حلقتين لم تكونا معروفتين في السابق. وتقع الحلقة الأكبر على بعد ضعفي المسافة عن أورانوس من الحلقات السابقة. تقع هاتين الحلقتين بعيداً جداً عن الكوكب لذلك دعيتا بالحلقاتالخارجية. كما اكتشف المرصد قمرين صغيرين أحدهما هو القمرماب والذي يتشارك في مداره مع مدار الحلقة الأبعد من الحلقتين المكتشفتين حديثاً. ليصل عدد الحلقات المكتشفة إلى ثلاثة عشر حلقة.[84] أظهرت صور ملتقطة بواسطةمرصد كيك في سنة2006 ألوان الحلقتين الجديدتين، فالحلقة الأبعد زرقاء اللون والأخرى حمراء.[85][86]وإحدى الفرضيات لتفسير اللون الأزرق للحلقة الأبعد تفرض وجود جزيئات دقيقة من جليد الماء ناتجة من القمر ماب وهي صغيرة بما فيه الكفايةلتبعثر الضوء الأزرق.[87] وفي المقابل أقرب حلقات أورانوس تظهر بلون رمادي.
الحقل المغناظيسي لأورانوس كما تم رصده من خلال فوياجر2.
لم تكن هناك قياسات لخصائصالغلاف المغناطيسي لأورانوس قبل وصول المسبار فوياجر 2، لذلك بقيت طبيعة هذا الغلاف لغز. وقد توقعالفلكيين قبل سنة1986 أن الحقل المغناطيسي لأورانوس سيكون على نفس خطالرياح الشمسية، وبذلك سيكون بمحاذاة قطبي الكوكب المتوضعي على مستويمسار الشمس.
كشفت رصود فوياجر أنالحقل المغناطيسي لأورانوس غريب، فهو لا ينشأ من المركز الهندسي للكوكب إضافة إلى ميلانه 59 درجة عنمحور دورانه.[88][89] فينحرف المركز القطبي له بمقدار ثلث نصف قطر الكوكب باتجاه القطب الجنوبي الدوراني. وتسبب هذا التوزيع الهندسي الغريب عدم تناظر عالي في الغلاف المغناطيسي، فتكون شدة الحقل المغناطيسي السطحي في النصف الجنوبي أقل من 0.1غاوص، بينما تزيد في النصف الشمالي عن 1.1 غاوص. ويساوي متوسط الحقل المغناطيسي السطحي 0.23 غاوص. وبالمقارنة مع الحقل المغناطيسي الأرضي، فهو تقريباً متساوي في كلا القطبين، كما أن الحقل المغناطيسي عندخط الاستواء يوازي خط الاستواء الجغرافي.[89] ويساوي العزم المغناطيسي القطبي لأورانوس 50 ضعف من العزم الأرضي.[89] يمتلكنبتون نفس الإزاحة تقريباً، مما يوحي بأن هذا صفة مشتركة للعمالقة الجليدية.[89] تفرض إحدى الفرضيات أن الحقل المغناطيسي للعمالقة الجليدية لا ينشأ في النواة مثل الكواكب الصخرية أو العمالقة الغازية، إنما ينشأ بسبب حركة في أعماق ليست بالبعيدة مثل محيط الماء-أمونيا.[54][90]
وعلى الرغم من هذا الانرياح الغريب، فيملك الغلاف المغناطيسي لأورانوس نفس الخواص لباقي الأغلفة المغناطيسية لمختلف الكواكب. فيوجدتقوس صدمي على بعد يساوي 23 مرة من نصف قطر أورانوس، كما يوجدحزام إشعاعي على بعد 18 ضعف من نصف قطر أورانوس.[89][91] ويعتبر الغلاف المغناطيسي لأورانوس أكثر شبهاً لغلاف زحل ومختلف عن غلاف المشتري.[89] تمتد مسارات للذيل المغناطيسي خلف الكوكب لمسافة بملايين الكيلومترات إلى الفضاء الخارجي.[92]
يحتوي الغلاف المغناطيسي لأورانوس على جسيمات مشحونة مثلالبروتوناتوالإلكترونات وكميات قليلة من شواردH2+ ولم يتم تحديد شوارد أثقل من هذه.[89][91] ومن الممكن أن هذه الجسيمات المشحونة مستمدة من هالة الغلاف الجوي الحار.[91] ويمكن أن تصل طاقة الشوارد والإلكترونات إلى 4 و 1.2ميجا إلكترون فولت على التوالي.[91] تصل كثافة الشوارد ذات الطاقة المنخفضة (أقل من 1 كيلو إلكترون فولت) في الغلاف المغناطيسي الداخلي إلى 2 سم−3.[93] تتأثر كثافة الجسيمات المشحونة بحركة أقمار أورانوس حيث تشكل فجوات ملحوظة في الغلاف المغناطيسي.[91] كما أن كثافة الجسيمات المشحونة عالية بما فيه الكفاية لتُحدثتجوية فضائية والتي تؤثر على جيولوجيا أقمار أورانوس.[91] وهذا ما قد سبب عدم تجانس في لون سطوح أقمار أورانوس وحلقاته.[80] يظهر لأوارنوسشفق متطور نسبياً على شكل قوس ساطع حول كلا القطبين.
النصف الجنوبي لأورانوس بألوان حقيقية تقريباً وفق فوياجر 2 وتظهر حزم الغيوم والغلاف الجوي.
يظهر أورانوس بالأشعة المرئية والأشعة فوق البنفسجية ذو تركيب رقيق في الغلاف الجوي مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى، وحتى من نبتون والذي يعتبر أكثر الكواكب مشابهةً لأورانوس. وقد رصد فوياجر أثناء تحليقه حول أورانوس سنة1986 طبقة رقيقة من السحب تعبر الطبقات الداخلية له.[94] وإحدى التفسيرات المقترحة لتشكل هذه السحب هو بسبب الحرارة الداخلية المنخفضة لأورانوس حيث يعتبر أورانوس أبرد كوكب في المجموعة الشمسية. كانت أقل حرارة مقاسة على أورانوس تساوي 49 كلفن.[15]
منطقة رياح سريعة على أورانوس، تظهر المنظقة المظللة الطوق الجنوبي ونظيرتها الشمالية المستقبلية. المنحني الأحمر يبين انسجام البيانات.
حلق فوياجر 2 في سنة1986 فوق النصف الجنوبي، ليجد أن النصف الجنوبي يمكن أن يقسم إلى منطقتين: قبعة قطبية ساطعة، ونطاقات استوائية معتمة. والمنطقة الفاصلة بينهما تقع علىخط عرض -45 درجة. توجد منطقة تقع في المجال العرضي -45 إلى -50 درجة، هي المنطقة ذات السطوع الأعلى في القسم المرئي من الكوكب.[95] وتسمى هذه المنطقةالطوق ويعتقد أن منطقة القبعة القطبية والطوق هي مناطق كثيفة بسحب الميثان الواقعة ضمن مجال الضغط ما بين 1.3 إلى 2بار. بالإضافة إلى بنية النطاقات الممتدة بشكل واسع، لاحظ فوياجر بنية سحب رقيقة تمتد لعدة درجات شمال الطوق، ولم يستطع هذا المسبار رصد النصف الشمالي لأورانوس، بسبب وصوله أثناء ذروة الصيف الجنوبي. وعندما وصل أورانوس لذروة الشتاء في بداية القرن الحادي والعشرين تم رصد النصف الشمالي بواسطةمرصد هابل الفضائيومرصد كيك ولم يتم ملاحظة طوق أو قبعة قطبية في النصف الشمالي. وبذلك يظهر أورانوس عدم تجانس في بنية النطاقات. على أي حال ظهر في سنة2007 عندما كان أورانوس عندنقطة الاعتدال أن الطوق الجنوبي اختفى تقريباً، مع ظهور طوق رقيق في النصف الشمالي على درجة 45.
أدى تطور تقنيات دقة التصوير إلى ازدياد كبير في رصد سحب ساطعة منذ سنة1990. ومعظم هذه السحب التي تم رصدها كانت في النصف الشمالي منذ أن بدأت بالظهور. وإحدى التفسيرات المبكرة من أن رصد السحب الساطعة في الجزء المظلم أسهل منه في النصف الجنوي بسبب أن الطوق يجعل من الصعب تمييزها. ومع ذلك يوجد اختلاف في نمط هذه السحب بين الجزئين الشمالي والجنوبي، فالسحب الشمالية أصغر وأكثر وضوحاً وسطوعاً. وتظهر عند خطوط عرض أعلى. لكن عمر هذه السحب قصير، فبعض السحب الصغيرة يصل عمرها لساعة واحدة فقط. بينما واحدة على الأقل من السحب الجنوبية ما زالت مستمرة منذ تحليق فوياجر.[94] كشفت الأرصاد الحالية وجود قواسم مشتركة ما بين سحب أورانوس وسحبنبتون. فعلى سبيل المثال البقعة المظلمة على نبتون لم بتم رصد مثيل لها على أورانوس في ما قبل2006، حيث تم تصوير مثيل لها ويطلق عليها اسم البقعة المظلمة على أورانوس. وتفرض إحدى التوقعات أن أورانوس يصبح أكثر شبهاً لنبتون خلال فترةالاعتدالان.
أول بقعة مظلمة تم رصدها على أورانوس سنة 2006.
سمح تتبع أثر السحب من تحديد مناطقالرياح التي تهب في أعلى التربوسفير. فيكون اتجاه الرياح عند خط الاستواء إلى الوراء أي أنها تهب بعكس اتجاه دوران الكوكب بسرعة تتراوح من -100 إلى -50 متر في الثانية. تزداد سرعة الرياح بالابتعاد عن خط الاستواء لتصل إلى قيمة الصفر عند خطي عرض ±20° حيث توجد أقل درجة حرارة في التربوسفير. تستمر الزيادة في سرعة الرياح وتبلغ أعلى قيمة لها عند خطي عرض ±60° ثم تتناقص لتصل إلى الصفر عند القطبين. بالقرب من القطبين تتبع الرياححركة الكوكب التراجعية. تتراوح سرعة الرياح عند خط عرض −40° من 100 إلى 150 متر في الثانية. وبما أن الطوق يحجب جميع الغيوم الأدنى منه فمن المستحيل حالياً قياس سرعة الرياح من الطوق وحتى قبعة القطب. في المقابل، وصلت أعلى سرعة رياح لأكثر من 240 متر في الثانية عند خط عرض +50.[96]
صورة ملتقطة سنة 2005 تظهر الحلقات والطوق الجنوبي وغيوم ساطعة في النصف الشمالي.
ظهرت في الفترة الممتدة من مارس إلى مايو في سنة2004 عدد كبير من السحب في الغلاف الجوي لأورانوس، جاعلةً مظهره مشابه إلى حد كبير مظهر نبتون.[97][98]وقد تضمن هذا الرصد تسجيل أعلى سرعة للرياح والتي بلغت 229 متر في الثانية إضافة إلىعاصفة رعدية مستمرة أطلق عليها اسمألعاب 4 مايو النارية.[94] كما رصد الباحثون في مؤسسة علوم الفلك وجامعة ويسكنسون في 24 أغسطس سنة2006 بقعة مظلمة على سطح أورانوس، أعطت علماء الفلك نظرة أكثر عمقاً لنشاط الغلاف الجوي لهذا الكوكب،[99] أما سبب هذه التغيرات الفجائية في الطقس غير معروفة تماماً، لكن يعتقد أن الميلان المحوري الكبير لأورانوس والمسبب لتغيرات فصلية متباينة هو السبب.[44] من الصعب تحديد طبيعة التغيرات الفصلية على أورانوس لأن البيانات المتوافرة عن أورانوس لا تشمل كامل فترة 84 سنة(سنة لأورانوس كاملة). ومع ذلك فقد حدثت بعض الاكتشافات. أظهرت القياسات المتخذة بواسطةالقياس الضوئي الفلكي على مدار عام ونصف العام الأورانوسي (منذ سنة1950) وجود تغيرات في السطوعلنطاقين طيفيين، وأعظم تغير يحدث في فترةالانقلاب والأصغري في فترةالاعتدال.[100] كما بدأت قياسات لتغيرات دورية مشابهة تم الحصول عليها باستخدامالأشعة الصغرية في الطبقة السفلى من التربوسفير، وقد بدأت هذه القياسات منذ سنة1960.[101] كما بدأت قياسدرجة الحرارة بدءاً من سنة1970 لتظهر أعلى قيمة للحرارة في الستراتوسفير عند انقلاب سنة1986.[74] ويعتقد أن سبب هذه التغيرات بسبب التغيرات في هندسة المشاهدة.[102]
على أي حال، توجد بعض الأسباب تجعل الاعتقاد بأن أسباب فيزيائية وراء التغيرات الفصلية. فبينما يعتقد أن الكوكب يملك قطب جنوبي ساطع، وقطب شمالي معتم تقريباً، وهو ما يتنافى مع نموذج التغيرات الموسمية أعلاه.[103] في خلال الانقلاب الشتوي السابق سنة1944، أظهر أورانوس مستويات عالية من السطوع مما يوحي بأن القطب الشمالي ليس في حالة إعتام دائم. وتعني هذه المعلومات أن القطب المرئي يسطع قبل الانقلاب ويعتم بعد الاعتدال. كشفت تحاليل تفاصيل البيانات المُحصلة بواسطة الضوء المرئي والأشعة الصغرية من أن التغيرات الدورية للسطوع ليس متجانس بشكل دائم خلال فترة الاعتدال، والتي تشير إلى اختلافات فيالبياض وفق التغيرات في خطوط الطول والعرض. وفي سنة1990 ابتعد أورانوس عن نقطة الانقلاب ليلاحظ من خلال مرصد هابل والمراصد الأرضية بأن سطوع القطب الجنوبي بدأ يعتم بشكل تدريجي (باستثناء الطوق الجنوبي الذي حافظ على سطوعه)،[104] في حين ظهرت زيادة في النشاط في النصف الشمالي،[94] مثل تشكل السحب وزيادة سرعة الرياح، مما يوحي بأن النصف الشمالي سيصبح أكثر سطوعاً. وقد حدث هذا بالفعل في سنة2007 أثناء الاعتدال، عندم ظهر طوق شمالي خافت، وأصبح الطوق الجنوبي غير مرئي تقريباً، مع بقاء عدم تجانس في الرياح، حيث أن الرياح الشمالية أبطأ منها في النصف الجنوبي.[105]
ماتزال آلية حدوث التغيرات الفصلية غير واضحة. في نقطة الانقلاب الصيفي أو الشتوي يبقى تصف أورانوس معرض للأشعة الشمسية أو يتوضع بعيداً عنها. ويعتقد أن سطوع النصف المعرضللأشعة الشمسية ناتج عن سحب الميثان المحلية السميكة، وطبقات الضباب المتوضعة في التربوسفير. كما أن الطوق الساطع مرتبط أيضاً بسحب الميثان. ويمكن تفسير التغيرات في المنطقة الجنوبية بتغيرات السحب في الطبقات السفلية. ومن المحتمل أن تغيراتانبعاثات الأشعة الصغرية يحدث بسبب تغيرات في عمق التربوسفير. يمر أورانوس حالياً في فترة الاعتدال الخريفي والربيعي فيمكن أن تحدث تغيرات ديناميكية وتغيراتبالحمل الحراري.[94][106]
العديد من النظريات تشير إلى اختلافات في نشأة العمالقة الغازية والعمالقة الجليدية.[107] يعتقد أنالمجموعة الشمسية تشكلت من كرة عملاقة من الغاز والعملاق تعرف باسمسديم الشمس الأولي. أغلب غازات السديم، وبشكل رئيسي الهيليوم والهيدروجين شكلت الشمس، في حين تجمع الغبار مشكلاً الكواكب الأولية. وكلما نما الكوكب ازدادت جاذبيته لتضم إليها غازات أكثر منالسديم. وكلما ضم إليه مزيد من الغاز كلما أصبح أكبر، وكلما أصبح أكبر كلما ضم غاز أكثر. إلى أن يصل إلى نقطة حرجة، ليزداد حجمه بقيمة أسية. لا تصل العمالقة الجليدية إلى هذه القيمة الحدية.[108] أظهرت نماذج محاكاةهجرة الكواكب أن العمالقة الجليدية تشكلت على مسافة أقرب مما هي عليه الآن من الشمس، ثم انتقلت فيما بعد إلى وضعها الحالي.[109]
يملك أورانوس 27قمرًا طبيعيًا. وقد أعطيت هذه الأقمار أسماء مستمدة من أعمالويليام شكسبيروألكسندر بوب.[110] والأقمار الخمسة الرئيسية هيميرانداوأرييلوتيتانياوأوبيرونوأومبريل. تعتبر كتل نظام أقمار أورانوس هي الأصغر من بين العمالقة الغازية. فكتلة الأقمار الخمسة الرئيسية تعادل فقط نصف كتلةتريتون قمر نبتون.[51] أكبر هذه الأقمار، تيتانيا، له نصف قطر يصل إلى 788.9 كم أي أقل من نصف قطرقمر الأرض ولكنه أكبر قليلاً منريا ثاني أكبر أقمار زحل، ليكون تيتانيا ثامن أقمار المجموعة الشمسية من حيث الكبر، تملك أقمار أورانوسبياض قليل نسبياً يتراوح من 0.20 لأوبيرون إلى 0.35 لأرييل).[111] تتركب الأقمار من كتل جليدية وكتل صخرية بنسبة 50% للمكونات الجليدية و50% للمكونات الصخرية تقريباً، ومن الممكن أن يحوي الجليد الأمونيا وثاني أكسيد الكربون.[80][112]
الأقمار الرئيسية لأورانوس، ويظهر الحجم النسبي لهذه الأقمار.
بحسب الظاهر فإن أرييل لديه سطح أحدث من بين جميع الأقمار، بينما يبدو أن أوبيرون هو الأقدم.[80] يملك ميراندا أخاديد عميقة تصل لعمق 20 كم، وطبقات مدرجة، وتوزع عشوائي في عمر السطح والتضاريس. ويعتقد أن النشاط الجيولوجي القديم لميراندا كان نتيجةالتسخين المدي في وقت كان مداره أكثرشذوذاً وربما كان نتيجة ذلك نسبة الرنين المداري مع أوبيرون البالغة 1:3.[113] وربما أن العمليات الصدعية مرتبطة بتقلبات الانحناءات والتي قد تكون هي السبب الرئيسي في تشكل الأخدود الرئيسي على ميراندا والمشابه لمضمار السباق.[114][115] كذلك يُعتقد وجود رنين مداري 1:4 بينأرييلوتيتانيا.[116]
أورانوس على شكل هلال كما تم رؤيته من خلال فوياجر 2 أثناء مغادرته إلى نبتون.
زارفوياجر 2 أورانوس في سنة1986. وكانت هذه الرحلة الوحيدة التي اقتربت من أورانوس، ولا توجد حالياً مخططات لرحلات لزيارة هذا الكوكب. أطلق فوياجر 2 في سنة1977 من قبل وكالةناسا، ليبدأ أول اقتراب من أورانوس في 24 يناير من سنة1986، ليحلق على مسافة 81,500 كم من فوق السحب العليا لأورانوس، قبل أن يكمل رحلته إلى نبتون.
درس فوياجر 2 البنية والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي،[62] كما قام باكتشاف 10 أقمار جديدة لم تكن معروفة من قبل، بالإضافة إلى دراسة مناخه الفريد نتيجة ميلانه المحوري بمقدار 97.77°.[117] كما درس الحقل المغناطيسي، والبنية غير المنتظمة لهذا الحقل. بالإضافة إلى عرض تفاصيل أكثر عن تضاريس والاستكشافات ضمن الأقمار الخمسة الكبيرة ودراسة الحلقات التسع التي كانت معروفة آنذاك إضافة إلى اكتشاف حلقتين جديدتين.[80]
اقترح بعض الباحثين من إدارة المسح العقدية التابعة لوكالةناسا، اقترحوا إرسال مسبار جديد ليدور حول أورانوس ويستكشفه مجددًا بعد رحلة فوياجر 2، ويهدف هذا الاقتراح إلى إطلاق المسبار خلال فترة زمنية تمتد بين عاميّ2020و2023، ويتوقعون أن تدوم الرحلة إلى الكوكب حوالي 13 سنة.[118] وعلى الرغم من إمكانية إطلاق صاروخ مركبة هذه الرحلة باستخدام الانبعاثات النارية الناتجة عن احتراق المواد الكيميائية، إلا أن البعض يقترح استخدام الدفع الكهربائي بواسطة بطاريات تعمل علىالطاقة الشمسية، الأمر الذي من شأنه السماح باستخدام مركبة ذات كتلة أكبر.
^Yeomans، Donald K. (13 يوليو 2006)."HORIZONS System". NASA JPL. مؤرشف منالأصل في 2019-08-01. اطلع عليه بتاريخ2007-08-08. — At the site, go to the "web interface" then select "Ephemeris Type: ELEMENTS", "Target Body: Uranus Barycenter" and "Center: Sun".
^B. A. Archinal; M. F. A’Hearn; E. Bowell; G. J. Consolmagno; D. Hestroffer; J. Oberst; D. J. Tholen (4 Dec 2010). "Report of the IAU Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Elements: 2009".Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy (بالإنجليزية).109 (2): 101–135.DOI:10.1007/S10569-010-9320-4.ISSN:0923-2958.Zbl:1270.70012.QID:Q27638684.
^Feuchtgruber، H. (1999). "Detection of HD in the atmospheres of Uranus and Neptune: a new determination of the D/H ratio".Astronomy and Astrophysics. ج. 341: L17–L21.Bibcode:1999A%26A...341L..17F.{{استشهاد بدورية محكمة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة) وتأكد من صحة قيمة|bibcode= طول (مساعدة)
^Smith، R.M. (2010). "HORUS—Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System".41st Lunar and Planetary Science Conference: 2471.Bibcode:2010LPI....41.2471S.{{استشهاد بدورية محكمة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^William Herschel؛ Watson، Dr. (1781). "Account of a Comet, By Mr. Herschel, F. R. S.; Communicated by Dr. Watson, Jun. of Bath, F. R. S".Philosophical Transactions of the Royal Society of London. ج. 71: 492–501.Bibcode:1781RSPT...71..492H.DOI:10.1098/rstl.1781.0056.
^Royal Astronomical Society MSS W.2/1.2, 23; quoted in Miner p. 8
^RAS MSS Herschel W.2/1.2, 24, quoted in Miner p. 8
^Journal of the Royal Society and Royal Astronomical Society 1, 30; quoted in Miner p. 8
^RAS MSS Herschel W1/13.M, 14 quoted in Miner p. 8
^ابA. J. Lexell (1783). "Recherches sur la nouvelle planete, decouverte par M. Herschel & nominee Georgium Sidus".Acta Academia Scientarum Imperialis Petropolitanae ع. 1: 303–329.
^Johann Elert Bode, Berliner Astronomisches Jahrbuch, p. 210, 1781, quoted in Miner p. 11
^Dreyer, J. L. E., (1912).The Scientific Papers of Sir William Herschel. Royal Society and Royal Astronomical Society. ج. 1. ص. 100.ISBN:1843710226.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link) صيانة الاستشهاد: علامات ترقيم زائدة (link)
^RAS MSS Herschel W.1/12.M, 20, quoted in Miner p. 12
^Francisca Herschel (1917). "The meaning of the symbol H+o for the planet Uranus".The Observatory.Bibcode:1917Obs....40..306H.{{استشهاد ويب}}:الوسيط|تاريخ الوصول بحاجة لـ|مسار= (مساعدة) والوسيط|مسار= غير موجود أو فارع (مساعدة)
^Daugherty، Brian."Astronomy in Berlin". Brian Daugherty. مؤرشف منالأصل في 2018-10-18. اطلع عليه بتاريخ2007-05-24.
^James Finch (2006)."The Straight Scoop on Uranium". allchemicals.info: The online chemical resource. مؤرشف منالأصل في 2015-11-07. اطلع عليه بتاريخ2009-03-30.
^ابJacobson، R.A. (1992). "The masses of Uranus and its major satellites from Voyager tracking data and Earth-based Uranian satellite data".The Astronomical Journal. ج. 103 ع. 6: 2068–2078.Bibcode:1992AJ....103.2068J.DOI:10.1086/116211.{{استشهاد بدورية محكمة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^Faure، Gunter (2007). "Uranus: What Happened Here?". في Faure, Gunter; Mensing, Teresa M. (المحرر).Introduction to Planetary Science. Springer Netherlands.DOI:10.1007/978-1-4020-5544-7_18.{{استشهاد بموسوعة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المحررين (link)
^David Hawksett (2005). "Ten Mysteries of the Solar System: Why is Uranus So Cold?".Astronomy Now: 73.
^Seidelmann، P. Kenneth (2007). "Report of the IAU/IAGWorking Group on cartographic coordinates and rotational elements: 2006".Celestial Mech. Dyn. Astr. ج. 90: 155–180.DOI:10.1007/s10569-007-9072-y.{{استشهاد بدورية محكمة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^Lodders، Katharin (2003). "Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements".The Astrophysical Journal. ج. 591: 1220–1247.Bibcode:2003ApJ...591.1220L.DOI:10.1086/375492.
^Trafton، L.M. (1999). "H2 Quadrupole and H3+ Emission from Uranus: the Uranian Thermosphere, Ionosphere, and Aurora".The Astrophysical Journal. ج. 524: 1059–1023.Bibcode:1999ApJ...524.1059T.DOI:10.1086/307838.{{استشهاد بدورية محكمة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^Elliot, J. L.; Dunham, E.; Mink, D. (1977)."The rings of Uranus".Cornell University. مؤرشف منالأصل في 2017-08-25. اطلع عليه بتاريخ2007-06-09.{{استشهاد ويب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Tittemore، W. C. (1990). "Tidal evolution of the Uranian satellites III. Evolution through the Miranda-Umbriel 3:1, Miranda-Ariel 5:3, and Ariel-Umbriel 2:1 mean-motion commensurabilities".Icarus. Elsevier Science. ج. 85 ع. 2: 394–443.DOI:10.1016/0019-1035(90)90125-S.{{استشهاد بدورية محكمة}}:الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^Parker, Derek and JuliaAquarius. Planetary Zodiac Library. New York: Mitchell Beazley/Ballantine Book. 1972. ص. 14.
^"Uranium".The American Heritage Dictionary of the English Language (ط. 4th edition). Houghton Mifflin Company. مؤرشف منالأصل في 2011-07-27. اطلع عليه بتاريخ2010-04-20.{{استشهاد بموسوعة}}:|طبعة= يحوي نصًّا زائدًا (مساعدة)
.svg)
