海王星的星体特性

1. 海王星的星体特性

 公转轨道：距太阳45.04亿千米（30.06天文单位)轨道倾角：1.769°行星直径：49,532 千米（赤道）（是地球的3.88倍）赤道半径比极半径长约641km质量：1.0247×10²⁶ 千克（为地球质量的17.135倍）自转周期：15小时57分59秒公转周期：约164.8个地球年 平均密度：1.66g/cm³发现者：Johann Galle发现时间：1846年9月23日亮度：7.85星等平均温度：-353℉（-214℃)平均云层温度：-193℃至-153℃大气压：1-3B大气成分：主要是氢、氦和甲烷，大气压力很大，约为地球大气压的100倍表面重力加速度：比地球的略大，在两极为1180cm/s²，在赤道上约为1100cm/s²表面逃逸速度：23.6km/s卫星数：14颗光环数：5条离心率：0.01125  质量  1.0247e+26 千克  质量比（地球 = 1）1.7135e+01赤道半径（km)  24,746  赤道半径 （地球= 1）  3.8799e+00  平均密度（gm/cm³）  1.64  平均日距 (km)  4,504,300,000  平均日距（地球= 1）  30.0611  自转周期（小时）  16.11  公转周期 （年）  164.79  平均公转速度（km/秒）  5.45  公转轨道偏心率  0.0097  自转轴倾角（度）  29.56  公转倾角 （度）  1.774  赤道表面重力（m/秒²）  11.0  赤道逃逸速度 (km/秒）  23.50  视觉几何反射率  0.41  星等（Vo)  7.84  平均云层温度  -193到-153℃  大气压（巴）  1-3  大气成份  氢85% 氦13% 甲烷2%   以其1.0247e+26 千克的质量，海王星是介于地球和巨行星（指木星和土星）之间的的中等大小行星：它的质量既是地球质量的17倍，也是木星质量的1/18。因为它们质量较典型类木行星小，而且密度、组成成份、内部结构也与类木行星有显著差别，海王星和天王星一起常常被归为类木行星的一个子类：冰巨星。在寻找太阳系外行星领域，海王星被用作一个通用代号，指所发现的有着类似海王星质量的系外行星，就如同天文学家们常常说的那些系外“木星”。因为轨道距离太阳很远，海王星从太阳得到的热量很少，所以海王星大气层顶端温度只有-218 ℃（55 K），而由大气层顶端向内温度稳定上升。和天王星类似，星球内部热量的来源仍然是未知的，而结果却是显著的：作为太阳系最外侧的行星，海王星内部能量却大到维持了太阳系所有行星系统中已知的最高速风暴。对其内部热源有几种解释，包括行星内核的放射热源，行星生成时吸积盘塌缩能量的散热，还有重力波对平流圈界面的扰动。海王星内部结构和天王星相似。行星核是一个质量大概不超过一个地球质量的由岩石和冰构成的混合体。海王星地幔总质量相当于10到15个地球质量，富含水，氨，甲烷和其它成份。作为行星学惯例，这种混合物被叫作冰，虽然其实是高度压缩的过热流体。这种高电导的流体通常也被叫作水-氨大洋。大气层包括大约从顶端向中心的10%到20%，高层大气主由80%氢和19%氦组成。甲烷，氨和水的含量随高度降低而增加。更内部大气底端温度更高，密度更大，进而逐渐和行星地幔的过热液体混为一体。海王星内核的压力是地球表面大气压的数百万倍通过比较转速和扁率可知海王星的质量分布不如天王星集中。 在高海拔处，海王星的大气层80%是氢和19%是氦，也存在着微量的甲烷。主要的吸收带出现在600纳米以上波长的红色和红外线的光谱位置。与天王星比较，它的吸收是大气层的甲烷部分，使海王星呈现蓝色的色调， 虽然海王星活泼的淡青色不同于天王星柔和的青色，由于海王星大气中的甲烷含量类似于天王星，一些未知的大气成分被认为有助于海王星的颜色。海王星的大气层可以细分为两个主要的区域：低层的对流层，该处的温度随高度降低；和平流层，该处的温度随着高度增加。两层之间的边界，对流层出现在气压为0.1巴 (10kPa，1巴=0.1MPa=100kPa，约等于地球上1个标准大气压)处。平流层在气压低于10至 10微巴 (1-10Pa) 处成为热成层，热成层逐渐过渡为散逸层。模型表明海王星对流层的云带取决于不同海拔高度的成分。高海拔的云出现在气压低于1帕之处，该处的温度使甲烷可以凝结。压力在1巴至5巴 (100kPa至500kPa)，被认为氨和硫化氢的云可以形成。压力在5帕以上，云可能包含氨、硫化氨、硫化氢和水。更深处的水冰云可以在压力大约为50巴 (5MPa)处被发现，该处的温度达到0 °C。在下面，可能会发现氨和硫化氢的云。海王星高层的云会曾经被观察到在低层云的顶部形成阴影，高层的云也会在相同的纬度上环绕着行星运转。这些环带的宽度大约在50公里至150公里，并且在低层云顶之上50公里至110公里。海王星的光谱建议平流层的低层是朦胧的，这是因为紫外线造成甲烷光解的产物，例如乙烷和乙炔，凝结。平流层也是微量的一氧化硫和氰化氢的来源海王星的平流层因为碳氢化合物的浓度较高，也比天王星的温暖。这颗行星的热成层有着大约750K的异常高温，其原因至今还不清楚。要从太阳来的紫外线辐射获得热量，对这颗行星来说与太阳的距离是太遥远了。一个候选的加热机制是行星的磁场与离子的交互作用；另一个候选者是来自内部的重力波在大气层中的消耗。热成层包含可以察觉到的二氧化碳和水，其来源可能来自外部，例如流星体和尘埃。 在海王星和天王星之间的一个区别是典型气象活动的水平。1986年当旅行者2号航天器飞经天王星时，该行星视觉上相当平淡，而在1989年旅行者2号飞越期间，海王星展现了著名的天气现象。海王星的大气有太阳系中的最高风速，据推测源于其内部热流的推动，它的天气特征是极为剧烈的风暴系统，其风速达到超音速速度直至大约2100 km/h。在赤道带区域，更加典型的风速能达到大约1200km/h。根据蒲福风级即目前世界气象组织所建议的分级地球风速最大为12级风，约118 km/h。1989年，美国航空航天局的旅行者2号航天器发现了大黑斑，它是一个欧亚大陆大小的飓风系统 。这个风暴类似木星上的大红斑。然而在1994年11月2日， 哈勃太空望远镜在海王星上没有看见大黑斑，反而在北半球发现了类似大黑斑的一场新的风暴。大黑斑失踪的原因尚未知晓。一种可能的理论是来自行星核心的热传递扰乱了大气均衡并且打乱了现有的循环样式。 滑行车（英文：Scooter)是位于大黑斑更南面的另一场风暴，是一组白色云团1989年，当它在旅行者2号造访前的那几个月被发现时，就被命名了这个绰号：因为它比大黑斑移动得更快。随后图像显示出还有比滑行车移动得更快的云团。小黑斑是一场南部的飓风风暴，在1989旅行者2号访问期间强度排在第二位。它最初是完全黑暗的，但在旅行者接近过程中，一个明亮的核心逐渐形成，并且出现在大多数最高分辨率的图像上。2007年又发现海王星的南极比其表面平均温度（大约为-200 ℃）高出约10 ℃。这样高出10 ℃的温度足以把甲烷释放到太空，而在其它区域海王星的上层大气层中甲烷是被冻结着的。海王星在类木行星中的一个独有特点就是高层云彩在其下半透明的云基区域投下阴影。虽然海王星的大气远比天王星的活跃它们都是由相同的气体和冰组成。天王星和海王星都不是木星和土星那种严格意义上的类木行星而属于另一类的远日行星，即它们有一个较大的固体核而且还含有冰作为其组成成份。海王星表面温度非常低，1989年测到的顶端云层的温度低至-224 ℃ (49 K)。 海王星有着与天王星类似的磁层，它的磁场相对自转轴有着高达47°的倾斜 ，并且偏离核心至少0.55 半径，或是偏离物理上的中心13,500公里。在航海家2号抵达海王星之前，天王星的磁层倾斜假设是因为它躺着自转的结果，但是，比较这两颗行星的磁场，科学家认为这种极端的指向是行星内部流体的特征。这个区域也许是一层导电体液体（可能是氨、甲烷和水的混合体）形成的对流层流体运动，造成发电机的活动。磁场的偶极成分在海王星的磁赤道大约是14microteslas（0.14 G）海王星的偶磁矩大约是2.2 × 10 T·m（14 μT·RN，此处RN是海王星的半径）海王星的磁场因为非偶极成分，包括强度可能超过磁偶极矩的强大四极矩，组合有很大的贡献，因此在几何结构上非常的复杂。相较之下地球、木星和土星的四极矩都非常小，并且相对于自转轴的倾角也都不大海王星巨大的四极矩也许是发电机偏离行星的中心和几何强制性的结果 。海王星的弓形震波，在那儿磁层开始减缓太阳风的速度，发生在距离行星34.9行星半径之处。磁层顶，磁层的压力抵销太阳风的地方，位于23-26.5倍海王星半径之处，磁尾至少延伸至72倍的海王星半径，并且还会伸展至更远。 海王星也有光环。在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧，而非完整的光环。但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环。其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构。同天王星和木星一样，海王星的光环十分暗淡，但它们的内部结构仍是未知数。人们已命名了海王星的光环：最外面的是Adams（它包括三段明显的圆弧，今已分别命名为自由Liberty，平等Equality和友爱Fraternity），其次是一个未命名的包有Galatea卫星的弧然后是Leverrier（它向外延伸的部分叫作Lassell和Arago），最里面暗淡但很宽阔的叫Galle。这颗蓝色行星有着暗淡的天蓝色圆环，但与土星比起来相去甚远。当这些环由以爱德华·奎南为首的团队发现时曾被认为也许是不完整的。然而，“旅行者2号”的发现表明并非如此。这些行星环有一个特别的“堆状”结构 其起因如今不明但也许可以归结于附近轨道上的小卫星的引力相互作用认为海王星环不完整的证据首次出现在80年代中期，当时观测到海王星在掩星前后出现了偶尔的额外“闪光”旅行者2号在1989年拍摄的图像发现了这个包含几个微弱圆环的行星环系统，从而解决了这个问题。最外层的圆环，亚当斯，包含三段显著的弧，如今名为“Liberté”，“Egalité”和“Fraternité”（自由、平等、博爱）。 弧的存在非常难于理解，因为运动定律预示弧应在不长的时间内变成分布一致的圆环。如今认为环内侧的卫星海卫六的引力作用束缚了弧的运动。“旅行者”的照相机发现了其他几个环。除了狭窄的、距海王星中心63,000千米的亚当斯环之外， 勒维耶环距中心53,000千米，更宽、更暗的伽勒环距中心42,000千米。勒维耶环外侧的暗淡圆环被命名为拉塞尔; 再往外是距中心57,000千米的Arago环。2005年新发表的在地球上观察的结果表明，海王星的环比原先以为的更不稳定。凯克天文台在2002年和2003年拍摄的图像显示，与旅行者2号拍摄时相比，海王星环发生了显著的退化，特别是“自由弧”，也许在一个世纪左右就会消失。光环数据   　光环距离（千米）宽度（千米）另称Diffuse　　41900151989N3R,GalleInner53200151989N2R,勒威耶Plateau5320058001989N4R,Lassell,AragoMain62930< 501989N1R,Adams（距离是海王星中心到光环的内端） 海王星有14颗已知的天然卫星。其中最大的、也是唯一拥有足够质量成为球体的海卫一在海王星被发现17天以后就被威廉·拉塞尔发现了。与其他大型卫星不同，海卫一运行于逆行轨道，说明它是被海王星俘获的，大概曾经是一个柯伊伯带天体。它与海王星的距离足够近使它被锁定在同步轨道上，它将缓慢地经螺旋轨道接近海王星，当它到达洛希极限时最终将被海王星的引力撕开。海卫一是太阳系中被测量的最冷的天体，温度为-235℃（38K）。海王星第二个已知卫星（依距离排列）是形状不规则的海卫二，它的轨道是太阳系中离心率最大的卫星轨道之一。从1989年7月到9月，“旅行者2号”发现了六个新的海王星卫星。其中形状不规则的海卫八以拥有在其密度下不会被它自身的引力变成球体的最大体积而出名。尽管它是质量第二大的海王星卫星，它只是海卫一质量的四百分之一。最靠近海王星的四个卫星，海卫三、海卫四、海卫五和海卫六，轨道在海王星的环之内。第二靠外的海卫七在1981年它掩星的时候被观察到。起初掩星的原因被归结为行星环上的弧，但据1989年“旅行者2号”的观察，才发现是由卫星造成的。2004年宣布了在2002年和2003之间发现的五个新的形状不规则卫星。由于海王星得名于罗马神话的海神，它的卫星都以低等的海神命名。SETI协会研究员马克·肖华特（Mark Showalter）2013年发现了围绕海王星的一颗新卫星，编号为海王星卫星S/2004N1，直径约为19千米，距地球约48亿千米。  卫星名称卫星距离（km）半径（km）发现者发现日期海卫一（Triton）  355000  1350（质量 2.147×10²² kg）  Lassell  1846  海卫二（Nereid）  5509000  170  Kuiper  1949  海卫三（Naiad）  48000  29  旅行者2号  1989  海卫四（Thalassa）  50000  40  旅行者2号  1989  海卫五（Despina）  53000  74  旅行者2号  1989  海卫六（Galatea）  62000  79  旅行者2号  1989  海卫七（Larissa）  74000  96  旅行者2号  1989  海卫八（Proteus）  118000  209  旅行者2号  1989  海卫九（Halimede）  48000000  24  Matthew J. Holman  2003  海卫十（Psamathe）4669500028David C. Jewitt2003海卫十一（Sao）2242200022Matthew J. Holman2002海卫十二（Laomedeia）2357100021Matthew J. Holman2002海卫十三（Neso）4838700030Matthew J. Holman2002

2. 天王星的星体运动

天王星每84个地球年环绕太阳公转一周，与太阳的平均距离大约30亿公里，阳光的强度只有地球的1/400。他的轨道元素在1783年首度被拉普拉斯计算出来，但随着时间，预测和观测的位置开始出现误差。在1841年约翰·柯西·亚当斯首先提出误差也许可以归结于一颗尚未被看见的行星的拉扯。在1845年，勒维耶开始独立的进行天王星轨道的研究，在1846年9月23日迦雷在勒维耶预测位置的附近发现了一颗新行星，稍后被命名为海王星。天王星内部的自转周期是17 小时又14 分，但是，和所有巨大的行星一样，他上部的大气层朝自转的方向可以体验到非常强的风。实际上，在有些纬度，像是从赤道到南极的2/3路径上，可以看见移动得非常迅速的大气，只要14个小时就能完整的自转一周。  天王星的自转轴可以说是躺在轨道平面上的，倾斜的角度高达98°，这使他的季节变化完全不同于其他的行星。其它行星的自转轴相对于太阳系的轨道平面都是朝上的，天王星的转动则像倾倒而被辗压过去的球。当天王星在至日前后时，一个极点会持续的指向太阳，另一个极点则背向太阳。只有在赤道附近狭窄的区域内可以体会到迅速的日夜交替，但太阳的位置非常的低，有如在地球的极区；其余地区则是长昼或长夜，没有日夜交替。运行到轨道的另一侧时，换成轴的另一极指向太阳；每一个极都会有被太阳持续的照射42 年的极昼，而在另外42年则处于极夜。在接近昼夜平分点时，太阳正对着天王星的赤道，天王星的日夜交替会和其他的行星相似，在2007年12月7日，天王星经过日夜平分点。 粗略一点理解：如果以日出日落一天为单位来计算，那么就是地球一年，天王星一天。 北半球年南半球冬至1902,1986夏至春分　1923,2007秋分秋分1965,2049　春分这种轴的指向带来的一个结果是，在一年之中，天王星的极区得到来自于太阳的能量多于赤道，不过，天王星的赤道依然比极区热。导致这种结果的机制仍然未知；天王星异常的转轴倾斜原因也不知道，但是通常的猜想是在太阳系形成的时候，一颗地球大小的原行星撞击到天王星，造成的指向的歪斜。在1986年，旅行者2号飞掠时，天王星的南极几乎正对着太阳。标记这个极是南极是基于国际天文联合会的定义：行星或卫星的北极，是指向太阳系不变平面的上方（不是由自转的方向来决定）。但是，仍然有不同的协定被使用着：一个天体依据右手定则所定义的自转方向来决定北极和南极。根据后者的坐标系，1986年在阳光下的极则是北极。

3. 天王星和海王星的相对运动轨迹是什么

以上是我随便写的两个【黄道面重合】【圆形轨道】天体的相对轨迹。
实际的行星情况肯定这个模型复杂。因为天王星和海王星的黄道面并不重合，轨道也不是完美圆形。
但是我懒得写代码了，估计得敲好几十行，太麻烦。
所以我只是想告诉你，轨迹肯定很蛋疼，你没有理工学博士水平的话，建议别想太多。

4. 冥王星的星体运动

 冥王星在发现之初曾被认为是一颗位于海王星轨道外的行星，但后来的事实证明并非完全如此。譬如，在1979年1月21日～1999年3月14日这段时间，冥王星就比海王星更靠近太阳。这是由于冥王星轨道的偏心率、轨道面对黄道面的倾角都比其它行星大。冥王星在近日点附近时比海王星离太阳还近，这时海王星成了离太阳最远的行星。每隔一段时间，冥王星和海王星会彼此接近，在黄道投影图上两颗行星的轨道交叉。但不必担心它们会碰撞，因为它们的轨道平面并不重合，即使在交叉点附近，它们之间的距离仍然是很大的。它们会像运行于立体交叉公路上的车辆一样，各自飞驰而过。1978年7月，美国海军天文台的克里斯蒂在研究冥王星的照片时，偶然发现冥王星小小的圆面略有拉长。他把1970年以来所有的冥王星照片都找出来，结果发现这一现象是有规律地出现的，于是他断定冥王星有一颗卫星。由于冥王星离我们实在太远了，以致在大望远镜里也不能把冥王星和它的卫星分开。这好比气象站的风速计，一根横杆连着两个圆球，在疾风中旋转。从远处看去，两个圆球融成一体，只能察觉出它时圆时扁的变化。冥王星的卫星被命名为卡戎(Charon)。在希腊神话中卡戎是普鲁托的一个役卒，专在冥海上渡亡灵。卡戎的公转周期与冥王星的自转周期一样都是6.39日。平均半径：5.91352×10⁹ km(39.956天文单位)偏心率：0.24901 公转周期248年197天5.5小时会合周期：366.74天平均轨道速度：4.7490 km/s轨道倾角：17.1449°升交点经度：110.28683°近日点幅角：113.76349°近日点：4,436,824,613 千米（29.658 340 67天文单位）远日点：7,375,927,931 千米（49.305 032 87 天文单位）公转一周：248年表面积：1700万平方千米轴倾角：119.61°星体反照率：0.30表面温度：一般为44K，最低33K，最高55K 冥王星是绕太阳转的，所以从地球上看，也会逆行。冥王星公转一圈要花90465个地球天，或者247.68个地球年。自人类发现冥王星以来，它才转了三分之一圈。因为它慢，所以不管占星术怎么说“冥王星是最不可被预知的行星”，天文学上冥逆其实是最容易预知的了：每年逆一次，每次逆半年。 气压：0-0.01 kPa氮：90%甲烷：10% 冥王星的轨道周期是248地球年。它的轨道特征明显的与其它行星不一样，遵循接近圆形轨道，只有很窄部分靠近被称为黄道的其它行星运行平面。相较之下，冥王星的轨道是高度倾斜的（超过17°），并且有着高离心率（椭圆形）。这样高的离心率意味着在某些区域，冥王星会比海王星更靠近太阳。在1989年9月5日，冥王星－卡戎的质心来到近日点 ，而在1979年2月7日至1999年2月11日之间比海王星更靠近太阳。在这段时间，冥王星和海王星最接近的距离是27.960天文单位。就长远来看，冥王星的轨道其实是混沌的。尽管电脑模拟可以预测数百万年的位置（在时间上向前和向后），但超过李雅普诺夫时间，长达一千万至二千万年的计算是不切实际的： 冥王星有着极难预测的因素，在太阳系中对微小细节也很敏感的不可测量性，会逐渐破坏它的轨道。从现在开始的数百万年，冥王星可能在远日点、近日点，或任何的地点上，而我们是无从预测的。但这并非意味着冥王星本身的轨道是不稳定的，只是以它如今在轨道上的位置，不可能事先预知和确定未来的位置。一些共振和其它的动力学效应维系着冥王星轨道的稳定，得以在行星的碰撞或散射中获得安全。 由于冥王星太暗太小，发现后很长时间不能确定它的大小。最早估计它的直径是6600千米，1949年改为10000千米。1950年柯伊伯用新建的5米望远镜将其修正为6000千米1965年柯伊伯用冥王星掩暗星的方法定出直径的上限为5500千米。1977年发现冥王星表面是冰冻的甲烷，按其反照率测算，冥王星的直径缩小到2700千米。1980年用夏威夷莫纳克亚山上的3.6米红外望远镜测出的冥王星直径在2600～4000千米之间，一些天文学家观测指出，冥王星的直径约为2400千米，比月球（3475千米）还小，而卡戎直径为1180千米，它与冥王星直径之比是2:1，是九大行星中行星与卫星直径之比最小的。所以，有人说冥王星和它的卫星更像一个双行星系统。2015年7月14日，新地平线号探测器飞掠冥王星，并测得冥王星直径约2370km，误差值为上下20公里，这一数据略大于阋神星，使得冥王星再一次成为矮行星之王。  天文学家每次估计它的大小，结果都比以前更小。1980年，两位天文学家发了一篇半开玩笑的文章，说照此下去，到了1984年冥王星就要消失了。但还没完，他们根据过去的观测拟合出了一条余弦曲线，余弦是个周期函数，这意味着它会在2256年重新出现，2392年会变成12个地球大！

5. 海王星天王星是气态行星吗?

海王星天王星是气态行星。
根据科学探测，海王星是一颗气态行星，而且除它外，在八大行星中，离地球最远的4颗都是气态行星，它们的质量也是最大的4个。木星、土星、天王星和海王星质量占据了太阳系除太阳以外的99%，其中质量最小的天王星比地球质量大14倍，质量最大的木星是地球质量的318倍。


科学家在很早的时候开始，就一直对于太阳系进行搜索和研究，目前为止研究发现了很多太阳系之外的行星。系外行星是相当丰富的，目前至少发现了几千颗，而对于这些行星的研究来说，这是一件比较好的事情。

在天文学界看来气体行星的形成可能和类地行星比较类似，就是一个相当缓慢的吸附过程。虽然说是气体行星，但并不是说完全由气体组成的。这种气体行星在最开始是一个缓慢的旋转过程，最终获得了一些岩石物质。然后开始吸附气体形成气体层。最终形成了气体行星。

6. 天王星和海王星是气态星球吗

根据百度搜的一般情况下天王星跟海王星属于气态行星。
一般情况下天王星和海王星属于类木行星，表面为气态的星球（星球最外层为气态，越往内部密度越大，直到为液态固态）。但天王星跟海王星跟木星和土星不同，木星跟土星主要的成分是氢和氦，天王星和海王星因为主要的成分是水、氨、和甲烷，而氢和氦只是最外层区域的主要成分，所以有时会被细分为“冰巨星”。

7. 为什么说海王星气体行星？

按太阳系中距离太阳的远近顺序，海王星是第八颗行星，于1846年9月23日发现，计算者为英国剑桥大学的大学生亚当斯，德国天文学家伽勒是按计算位置观测到该行星的第一个人。这一发现被看成是行星运动理论精确性的一个范例。
海王星由于距离遥远，光度暗淡，即使用大型望远镜也难看清其表面细节，因而不能依靠观测表面标志的移动来测定出自转周期。作为典型的气体行星，海王星上呼啸着按带状分布的大风暴或旋风，海王星上的风暴是太阳系中昀快的，时速达到2000千米。
海王星的蓝色是大气中甲烷吸收了日光中的红光造成的。尽管海王星是一个寒冷而荒凉的星球，不过科学家们推测它的内部有热源。和土星、木星一样，海王星内部辐射出的能量是它吸收的太阳能的两倍多。由于海王星是一颗淡蓝色的行星，人们根据传统的行星命名法，称其为涅普顿。涅普顿是罗马神话中统治大海的海神，掌握着1/3的宇宙，颇有神通。

8. 为什么叫天王星 海王星 液体行星

天王星主要是由岩石与各种成分不同的水冰物质所组成，其组成主要元素为氢（83%），其次为氦（15%）。在许多方面天王星（海王星也是）与大部分都是气态氢组成的木星与土星不同，其性质比较接近木星与土星的地核部分，而没有类木行星包围在外的巨大液态气体表面（主要是由金属氢化合物气体受重力液化形成）。天王星并没有土星与木星那样的岩石内核，它的金属成分是以一种比较平均的状态分布在整个地壳之内。直接以肉眼观察，天王星的表面呈现洋蓝色，这是因为它的甲烷大气吸收了大部分的红色光谱所导致。
地球和天王星大小的比较内部结构：　
天王星的质量大约是地球的14.5
倍，是类木行星中质量最小的，他的密度是1.29公克/厘米，
只比土星高一些。直径虽然与海王星相似（大约是地球的4倍），但质量较低。这些数值显示他主要由各种各样挥发性物质，例如水、氨和甲烷组成。天王星内部冰的总含量还不能精确的知道，根据选择的模型不同有不同的含量，但是总在地球质量的9.3
至13.5倍之间。氢和氦在全体中只占很小的部分，大约在0.5至1.5地球质量。剩余的质量（0.5至3.7
地球质量）才是岩石物质。
天王星的标准模型结构包括三个层面：在中心是岩石的核，中间是冰的地函，最外面是氢/氦组成的外壳。相较之下核非常的小，只有0.55
地球质量，半径不到天王星的20%；地函则是个庞然大物，质量大约是地球的13.4
倍；而最外层的大气层则相对上是不明确的，大约扩展占有剩余20%的半径，但质量大约只有地球的0.5
倍。天王星核的密度大约是9
克/厘米，在核和地函交界处的压力是8
百万巴和大约5,000
K的温度。冰的地函实际上并不是由一般意义上所谓的冰组成，而是由水、氨和其他挥发性物质组成的热且稠密的流体。这些流体有高导电性，有时被称为水–氨的海洋。天王星和海王星的大块结构与木星和土星相当的不同，冰的成分超越气体，因此有理由将她们分开另成一类为冰巨星。
总的来说，以天王星为例，尽管天王星和海王星确实是有相当含量的气体，但是由于其中间含有大量类似水流动的液体，因此它们也被称作液体行星。