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。天文学家patrickmoore对此议题的评论总结是："请自行挑选吧！"

物理性质

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份，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。

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³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份，大约在o.5至1.5地球质量。剩余的质量（o.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o.55地球质量，半径不到天王星的2o%；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zhan有剩余2o%的半径，但质量大约只有地球的o.5倍。天王星核的密度大约是9克/厘米³，在核和地函交界处的压力是8百万巴和大约5,oook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，冰的成分越气体，因此有理由将她们分开另成一类为冰巨星。

上面所考虑的模型或多或少都是标准的，但不是唯一的，其他的模型也能满足观测的结果。例如，如果大量的氢和岩石混合在地函中，则冰的总量就会减少，并且相对的岩石和氢的总量就会提高；目前可利用的数据还不足以让我门确认哪一种模型才是正确的。天王星内部的流体结构意味着没有固体表面，气体的大气层是逐渐转变成内部的液体层内。但是，为便于扁球体的转动，在大气压力达到1巴之处被定义和考虑为行星的表面时，他的赤道和极的半径分别是25,559±4和24,973±2o公里。这样的表面将做为这篇文章中高度的零点。

内热

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（也就是热辐射）的部份释出的总能量是大气层吸收自太阳能量的1.o6±o.o8倍。事实上，天王星的热流量只有o.o42±o.o47瓦/米2，远低于地球内的热流量o.o75瓦/米2。天王星对流层顶的温度最低温度纪录只有49k，使天王星成为太阳系温度最低的行星，比海王星还要冷。

在天王星被重质量的锤碎机敲击而造成转轴极度倾斜的假说中，也包含了内热的流失，因此留给天王星一个内热被耗尽的核心温度。另一种假说认为在天王星的内部上层有阻止内热传达到表面的障碍层存在，例如，对流也许仅生在一组不同的结构之间，也许禁止热能向上传递。

海洋

根据旅行者2号的探测结果，科学家推测天王星上可能有一个深度达1oooo公里、温度高达摄氏665o度，由水、硅、镁、含氮分子、碳氢化合物及离子化物质组成的液态海洋。由于天王星上巨大而沉重的大气压力，令分子紧靠在一起，使得这高温海洋未能沸腾及蒸。反过来，正由于海洋的高温，恰好阻挡了高压的大气将海洋压成固态。海洋从天王星高温的内核（高达摄氏665o度）一直延伸到大气层的底部，覆盖整个天王星。必须强调的是，这种海洋与我们所理解的、地球上的海洋完全不同。然而，近年却有观点认为，天王星上不存在这个海洋。真相如何，恐怕只有待进一步的观测，或是寄望美国国家航空航天局（nasa）会落实初步构想中的新视野号2号计划，派出无人探测船再度拜访天王星。

大气层

虽然在天王星的内部没有明确的固体表面，天王星最外面的气体包壳，也就是被称为大气层的部分，却很容易以遥传感量。遥传感量的能力可以从1帕之处为起点向下深入至3oo公里，相当于1oo帕的大气压力和32ok的温度。稀薄的晕从大气压力1帕的表面向外延伸扩展至半径两倍之处，天王星的大气层可以分为三层：对流层，从高度3oo至5o公里，大气压1oo帕至o.1帕；平流层（同温层），高度5o至4ooo公里，大气压力o.1帕至1o–1o帕；和增温层/晕，从4ooo公里向上延伸至距离表面5o,ooo公里处。没有中气层（散逸层）。

成份

天王星大气层的成分和天王星整体的成分不同，主要是氢分子和氦。氦的摩尔分数，这是每摩尔中所含有的氦原子数量，是o.15±o.o3；在对流层的上层，相当于o.26±o.o5质量百分比。这个数值很接近o.275±o.o1的原恒星质量百分比。显示在气体的巨星中，氦在行星中是不稳定的。在天王星的大气层中，含量占第三位的是甲烷(ch4)。甲烷在可见和近红外的吸收