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2026年11月1日 星期日

世界前30名天氣網站列表(Top 30 Weather Websites Worldwide)-2026

 




世界前30名天氣網站列表 Top 30 Weather Websites Worldwide

資料來源: OneLittleWeb

地球天氣掌控人類在地表的活動狀況,做某些巨大的風暴下,人類的戶外活動甚至必須暫停。以下整理了世界最常用的30個天氣預報網站:

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2026年6月14日 星期日

核子反應(Nuclear Reaction)-2026

image source:Google Gemini

自然界中,維持宇宙運轉與能量平衡的核心力量主要來自兩種核子反應:核分裂(Nuclear Fission)與核融合(Nuclear Fusion)。這兩者的機制互為「相反」,一個是原子「由大變小」,另一個則是「由小變大」。本文主要討論人工的方式產生的核子反應為主,自然界的恆星或其他核子反應將另做介紹。

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2026年4月19日 星期日

普朗克尺度(Planck scale)-2026

 


image source:X & Google Gemini

在粒子物理與物理宇宙學等領域中,普朗克尺度(Planck scale)是考慮重力的量子效應的尺度,涵蓋多種物理量;此尺度比量子力學應用的尺度還要小很多,小到目前描述次原子粒子的量子場論變得不適用,而重力的不可重整化也成了問題。普朗克單位制屬於一種自然單位制,此衡量物理量的定制,因紀念馬克斯·普朗克而得名。

普朗克尺度(Planck Scale) 是物理學中一個極端微小的尺度,其重要性在於它是量子重力效應變得不可忽略的尺度。

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2026年2月22日 星期日

小行星(Asteroids)-2026

 


image source:Wikipedia

小行星(Asteroids)主要根據它們的軌道、物理特性、光譜特徵和化學組成進行分類。以下是小行星分類的主要類型和依據:


1. 根據軌道分類(位置分類)

小行星的軌道位置決定了它們的群體歸屬,常見的分類包括:

- 主帶小行星(Main Belt Asteroids):位於火星和木星之間的小行星帶,是最常見的小行星群。例如,穀神星(Ceres)是主帶中最大的小行星。

- 近地小行星(Near-Earth Asteroids, NEAs):軌道靠近或與地球軌道交叉的小行星,根據軌道細分為:

- 阿波羅型(Apollo):軌道半長軸大於1天文單位(AU),與地球軌道交叉。

- 阿莫爾型(Amor):軌道接近但不交叉地球軌道,近日點在1.017至1.3 AU之間。

- 阿廷型(Aten):軌道半長軸小於1 AU,遠日點可能與地球軌道交叉。

- 阿蒂拉型(Atira):軌道完全在地球軌道內,遠日點小於0.983 AU。

- 特洛伊小行星(Trojan Asteroids):位於行星(主要是木星)的拉格朗日點(L4或L5),與行星共享軌道。

  • 遠地小行星(Distant Asteroids):位於外太陽系,如半人馬小行星(Centaurs,位於木星和海王星之間)或古柏帶天體(Kuiper Belt Objects)。

  • 半人馬小行星 (Centaur):

    • 位置: 介於木星和海王星軌道之間,它們的軌道不穩定。

  • 海王星外天體 (Trans-Neptunian Objects, TNOs) / 凱伊伯帶天體 (Kuiper Belt Objects, KBOs):

    • 位置: 位於海王星軌道之外(約 30 AU 以外)的圓盤狀區域。這類天體很多時候也包括矮行星(如冥王星)。

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2026年2月1日 星期日

德雷克方程式(Drake Equation)

 


Image Source:Wikipedia & Google Gemini 

德雷克方程式(Drake Equation),又稱格林班克方程式(Green Bank equation),是用來估計銀河系中可能存在的高等智慧文明數量的數學公式,由天文學家佛蘭克·德雷克(Frank Drake)於1961年提出。該方程式試圖利用一系列參數來估算能夠與我們進行通訊的智慧星際文明數量。公式如下:

N=R×fp×ne×fl×fi×fc×L

各參數的意義

  1. N:銀河系中能夠進行星際通訊的文明數量。

  2. R:銀河系中每年新形成的恆星數量(單位:顆/年)。

  3. fp:有行星系統的恆星比例。

  4. ne:每個行星系統中適合生命存在的行星數量。

  5. fl:適合生命存在的行星中實際發展出生命的比例。

  6. fi:有生命存在的行星中發展出智慧生命的比例。

  7. fc:智慧生命中發展出可進行星際通訊技術的比例。

  8. L:這些文明的通訊技術持續的平均時間(單位:年)。

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2025年2月19日 星期三

小行星採礦(Asteroids Mining)-2025

 



image source:Google Gemini,Wikipedia & Internet

小行星採礦是指從小行星和其他微型行星,包括近地天體(主要位於相對於地球的地球公轉軌道的拉格朗日點附近)、火木星間小行星帶甚至是木星公轉軌道相對於木星的拉格朗日點的特洛伊群以及希臘群小行星以及較小的希達斯群小行星等開採礦物等原材料的行為。這些材料可用作太空船艦、太空基地與太空站建造,也可運回地球供給工商業以及其他經濟用途,未來更可以此技術開發獲取彗星水資源的技術。

開發小行星資源不但能有效解決地表礦產資源、能源元素、水資源與能源儲存設施問題,而且比起傳統採礦業更為環保清潔,不污染地球環境。由於小行星上不存在生命,自然也不會造成地球生態系統的破壞。隨著人類對地球表面資源的過度開發與利用,今日地表很多重要元素的儲存量已經大幅度減少,地表礦產的開採也正在或即將變得困難和昂貴,並且仍舊遠遠不能滿足人類目前的工商業與經濟活動開發速度,特別是電子與半導體、汽車、造船以及航太產業。有鑑於此,人類依賴地殼表面數公里深度的礦坑來獲取礦產資源的階段在未來無法持久。在全球金屬與非金屬礦產消耗量日漸攀升、地球本身能源不足支撐人類工商業等經濟活動發展的今天,開發利用小行星資源是人類文明發展道路上大幅度邁進的必經之路,也可有效降低人類對地球資源過度開發的另一個較為可行的替代方案,因為地球多數大質量數元素多數已經因為地球重力沉降到地心與較深的地函中,人類難以開採,且開採也會大幅度破壞地球環境。可以預見,小行星採礦將成為21世紀人類獲取資源與能源元素的重要手段。

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2024年11月17日 星期日

未來人類太空計畫(The Future Human Space Programs)-2024

 


image source:Wikipedia

未來人類太空計畫:各國競逐太空新時代

2020年代以來,全球太空探索將進入一個全新的階段。美國、歐盟、日本、印度、俄羅斯與中國等太空強國都已制定了雄心勃勃的太空計畫,競相探索月球、火星,甚至更遠的深太空。而私人企業如Space X、Virgin Galactic及Blue Origin等也開始大量投入太空計畫。這些計畫不僅將拓展人類的認知疆界,更將在科技、經濟、地緣政治等方面產生深遠影響。台灣也開始了太空產業的計畫,短期計畫為建立如星鏈的系統。

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2024年10月6日 星期日

物理學(Physics)-2024

 


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物理學是一門自然科學,專注於研究物質、能量、空間和時間,特別是它們各自的性質以及彼此之間的相互關係。物理學家通過觀察和分析大自然中基於物質和能量的各種現象來找出其中的模式。這些模式被稱為「物理理論」,經得起實驗檢驗的常用物理理論被稱為物理定律,直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。

物理學是自然科學中最基礎的學科之一,因為物質和能量是所有科學研究必須涉及的基本要素。化學、生物學、考古學等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。

物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。例如,由於電磁學的快速發展,電燈、馬達、家用電器等新產品紛紛湧現,人類社會的生活水準也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟,核能(核分裂)發電已不再是藍圖構想,但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態保育與人類的嬌弱渺小。物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。物理學是一門基礎科學,不是應用科學,但相關的研究理論與領域可運用於相關的應用科學。

雖然物理學的研究範圍十分廣泛,物理學者時常會使用到某些物理學的核心理論。這些理論皆已通過很多不同實驗的多次檢驗,並且對於自然現象的預測被認為足夠準確,例如,古典力學的理論能夠準確地描述物體的運動,但必須滿足兩個前提,一是物體尺寸超大於原子、二是物體運動速度超小於光速。至今,這些核心理論仍舊是很熱門的研究領域。例如,二十世紀後半期,即在牛頓(1642年–1727年)表述古典力學整整三個世紀之後,學者發現與創建了混沌理論,其揭示了力學系統的決定論可預測性是一個錯誤的觀念。

這些核心理論大致包括於古典力學、量子力學、熱力學、統計力學、電磁學、狹義相對論等等基礎物理學領域,是進階研究專門論題的重要工具。

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2023年4月16日 星期日

恆星(Star)-2023

 



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恆星是一種宇宙天體,由重力凝聚在一起的一顆球型發光電電漿體,太陽系的唯一恆星就是太陽,在多數的宇宙恆星系統裡,一個星系(star system)通常有兩顆以上的恆星。在地球的夜空可以肉眼清楚看見的其他恆星,幾乎全都位在銀河系內,但由於距離都是以光年(換算9兆4600億公里,將近10兆公里)計算相對於地球與太陽的距離(一天文單位約1億5千萬公里)相比十分遙遠,這些恆星在地球上看起來只像是固定不動的發光點,但隨著太陽繞行銀河系中心轉動,這些恆星在遙遠的未來也會產生位置上的相對變動。歷史上,人類觀測可見的顯著恆星被組成一個個的星座和星群,而最亮的恆星在不同國家多有專有的傳統名稱,比如目前最常使用的八十八個星座。天文學家組合成的恆星目錄,提供了許多不同恆星命名的標準。 恆星會在核心進行元素的核融合反應,並從恆星的內部將能量向外傳輸,經過漫長的傳播路徑,然後以光或粒子的模式從表面輻射到外太空。一旦核心的核燃料用盡,恆星的生命就將結束,且依恆星的質量大小有不同的結局。恆星的核心終其一生都在進行核融合反應,在生命的盡頭,恆星也會包含簡併物質。天文學家經由觀測其在太空中的運動、亮度和光譜,可以確認一顆恆星的質量、年齡、金屬量(化學元素的豐度),和許多其他屬性。一顆恆星的總質量是恆星演化和決定最終命運的主要因素:恆星在其一生中,包括直徑、溫度和其他特徵,在生命的不同階段都會變化,而恆星周圍的環境會影響其自轉和運動。描繪眾多恆星的溫度相對於亮度的圖,即赫羅圖(H-R圖),可以讓我們測量一顆恆星的年齡和演化的狀態。

恆星的生命開始於氣態星雲(主要由氫、氦,以及其他微量原子量較大的元素所組成)發生重力坍縮開始的。一旦核心有了足夠的壓力與密度,氫融合成氦的核融合反應就可以穩定的持續進行,釋放過程中產生的能量。恆星內部的其他部分會進產生分層作用,形成輻射層和對流層,將能量向外傳輸;恆星內部的壓力能防止其因自身的重力繼續向內坍縮。恆星一旦耗盡了核心的元素無法再進行核融合反應,就會死亡轉變成另一種星體,並依恆星的質量大小而轉換。

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2023年3月12日 星期日

行星保護(Planetary Protection)-2023


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 行星保護(Planetary Protection)是設計星際任務的重要指導原則,主要在防止取樣星體物質在返回任務中造成目標天體和地球的生物污染。行星保護既反映了太空環境與有機物質的未知性,也反映了科學界希望在對天體詳細研究前保護其原始狀態的願望。簡單來說,就是防止地球微生物或有機物污染其他太陽系行衛星,也防止其他行衛星的微生物或有機物污染到地球環境與生態,如果這些星體存在微生物的話。

星際污染分為兩種類型,前向污染或正向污染是將活有機體從地球轉移到另一天體;反向污染或返回污染則是將外星生物(如果存在)帶回地球生物圈。

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2018年9月23日 星期日

基本粒子(Elementary Particles)



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從古希臘時代的科學家便假想物質是由所謂無法分割的最小單位原子(atom)所組成,到了十九世紀初,英國科學家道耳吞(John Dalton)根據一些實驗的結果,提出了原子說。而在牛頓時代,科學界則對光到底是粒子還是波動存在爭議(光具有繞射、干涉以及偏極化的波動特性,同時也帶有直線前進、反射、光電效應(十九世紀發現)與康普頓效應(二十世紀發現)的粒子特性 )。直到約十九世紀以前,原子的存在與否仍存在爭議,一些物理學家甚至認為物質是由能量所組成,而分子甚至不過是理論上的一種假想。直到1897年英國湯姆生(Joseph John Thomson)發現電子與1911年英國拉塞福(Ernest Rutherford)發現原子核,而後來發現原子核也是由質子和中子所構成。(1919年拉塞福再發現質子以及1932年英國查兌克(James Chadwick)發現中子。)1924年法國德布羅依(Louis Victor de Broglie)提出物質波的理論(電子的波動性質)。1930年美藉奧地利人包利(Wolfgang Pauli),為了解釋β衰變過程中電子能量連續分佈的特性時提出了微中子。20世紀前、中期的基本粒子是指質子、中子、電子、光子和各種介子(1935年日本湯川秀樹提出「介子論」。)以及相對的反物質粒子,這是當時人類所能探測的最小粒子。隨著觀測宇宙射線與加速器實驗和量子場論的進展,發現質子、中子與介子是由更基本的夸克(1964年美國蓋爾曼(Murry Gell-mann)提出夸克模型。)和膠子所組成。同時人類也陸續發現了性質和電子類似的一系列輕子,還有性質和光子、膠子類似的一系列規範玻色子。這些是現代物理學所可以理解的基本粒子。
隨著近代物理學的不斷發展,人類對物質構成的認知逐漸深入,因此基本粒子的定義隨時間也有所變化。目前在標準模型理論的架構下,已知的基本粒子可以分為費米子(包含夸克和輕子,構成物質)以及玻色子(包含規範玻色子和希格斯粒子(1964 年英國希格斯(Peter Ware Higgs)發表希格斯機制理論。),作為基本力間的交互作用)。由兩個或更多基本粒子所組成的則稱作複合粒子。標準模型共61種基本粒子中,希格斯玻色子是最後一種被實驗證實的粒子。
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2017年11月26日 星期日

宇宙速度(Cosmic Velocity)-2017


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宇宙速度(cosmic velocity)定義為物體從地球出發,要脫離不同天體重力場的四個較有代表性的初始速度的統稱,也就是脫離四種以地球為基準重力場的不同脫離速度(escape velocity),本詞最早由日本人提出只定義到第三宇宙速度。人類於1948年達到第一宇宙速度,1955年達到第二宇宙速度,1969年達到了第三宇宙速度。而已經到達第二宇宙速度的太空船可以透過大型行星(如木星或土星)的重力助推而得到更高速度,但前提是必需剛好在太空飛行器行經路徑上。

第一宇宙速度(first cosmic velocity),又稱為環繞速度,是指在地球上發射的物體繞地球飛行作圓周運動所需的最小初始速度,定義為物體脫離至距離地表150公里處的脫離速度,因為在此高度下太空船或衛星作高速運動會因為地球厚重的大氣而焚毀,數值約7.9km/s(超過33馬赫)。

第二宇宙速度(second cosmic velocity),亦即脫離地球重力場的脫離速度,指從地球上發射的物體擺脫地球引力束縛,飛離地球引力場所需的最小初始速度,數值約11.2km/s。

第三宇宙速度(third cosmic velocity),是指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度,數值約16.7km/s,目前僅有少數美國的太空船達到此一速度。

第四宇宙速度(fourth cosmic velocity),是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛,脫離銀河系所需的最小初始速度。但由於人類尚未完全暸解銀河系的準確大小與質量,目前僅得出近似值速度在492~594km/s間。實際上,到目前為止人類所發射的太空飛行器還沒有達到這個速度。
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2017年11月12日 星期日

星際文明等級(Stellar Civilization Level)-2017


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星際文明等級可利用卡爾達肖夫級數(Kardashev Scale)來衡量,主要是根據一個文明所能夠利用的能量等級,來衡量文明層次及技術先進程度的一種假說。1964年蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫(Nikolai Semenovich Kardashev)首先提出用能量級把文明分成三個等級:I型、II型和III型。I型文明(1017W)可使用在故鄉行星來自所在恆星的所有能量等級的可用能量,II型文明(1027W)可利用所處恆星系恆星的所有能量等級,III型文明(1037W)則可利用所處銀河的所有能量等級。日裔美籍科學家加來道雄則提出了可以跨銀河運用能量的新等級的IV型,目前地球的文明尚未達到I型的文明等級約0.724型(2012年)。這裡的數量級都只是假設因為宇宙的各個星球與星系的狀況並不全然相同,因此數值會有相當的差異性,目前只有第IV型可以使用到性質未明的暗能量或暗質量當能源。是否存在能跨宇宙的個人假想的跨宇宙第V型文明也是未知數(因為目前沒人知道到底是否存在其他宇宙,雖然在理論上成立。),當然是否有地球以外的外星文明存在目前仍是未知數,而且未來如果核融合發電或取得技術成熟,人類就可以取得像恆星一樣源源不絕的能量。而加來道雄也另外提出所謂熵節約(Entropy Conserving)與熵浪費(Entropy Wasteful)兩種文明分類。熵節約就是除了開發能源外上會採取節省能源的文明發展方式而另一種則是不斷的耗費資源。
1017W 到底有多大可以太陽每秒照射到地球的總功率平均約1.73x1017W(173TW,只相當於太陽每秒平均輻射出來能量的22億分之一)來看,相當於目前六百多萬座世界發電功率最大發電廠三峽大壩(發電量22500MW)同時發電所產生的能量。

而美籍天文學家卡爾·薩根(Carl Edward Sagan)則提出了一個以A到Z的資訊處理等級來劃分文明的成熟的程度,依據其理論地球約屬於H型資訊文明(1973年)。
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2017年6月18日 星期日

未來數十年載人月球與火星計畫(Manned Missions on Moon & Mars in the Next Few Decades)


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登陸並移民太陽系的其他星球一直是太空迷與科學家的夢想,也是未來人類文明能否延續的關鍵,但自1970年代美國阿波羅計畫結束後,載人登陸其他星球的計畫就此中斷了幾十年,直至最近才又開始熱門了起來,就讓我們來看一下未來三十年的載人至其他太陽系星球的太空計畫吧。
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2016年3月6日 星期日

海王星系(Neptunian System)

海王星系(Neptunian System)


海王星為太陽系天王星外的另一顆冰巨星,目前已知海王星有14顆自然衛星。海王星體積是太陽系第四大行星但質量比天王星大。
海王星的大氣層以氫和氦為主,還有微量的甲烷。在大氣層中的甲烷,只是使海王星呈現藍色的一部分原因。因為海王星的藍色比有同樣份量甲烷的天王星更顯著,應該還有其他的成分造成海王星外觀呈現藍色。外面的大氣層可能分層。海王星表面溫度為-218℃,是太陽系中溫度最低的行星,也是最接近絕對零度的行星。海王星有太陽系最強烈的風,最高風速達到2,100km/hr。南半球的大暗斑和木星的大紅斑類似都是一個巨大風暴。海王星是距離太陽最遠的行星也是太陽系最冷的地區之一。海王星核心的溫度約為7,000°C高於太陽表面,不過和太陽系的氣體行星相差不遠。
海王星內部結構和天王星相似,可能有一個固態的核,其表面可能覆蓋有一層冰。行星核是一個質量不超過地球質量的由岩石和冰構成的混合體。海王星地函總質量相當於10到15個地球質量,富含水、氨、甲烷和其它成份。這種混合物雖然被叫作冰,其實是高度壓縮的過熱流體,而這種高電導的流體通常也被叫作水-氨大洋。
海王星有著與天王星類似的磁層,磁場相對自轉軸傾斜高達47°,並且偏離核心至少0.55半徑長度(偏離質心13,500公里)。在航海家2號抵達海王星之前,天王星的磁層傾斜被假設是因為躺著自轉的結果,但是比較這兩顆行星的磁場後,科學家現在認為這種極端的能是行星內部流體所造成。這個區域也許是一層導電體液體(可能是氨、甲烷和水的混合體)形成的對流層流體運動,造成發電機活動,由於內部巨大的壓力,這些導電體有可能是金屬氫,甚至可能有金屬銨等簡併態物質。
海王星有著暗淡的天藍色圓環,但規模與土星環相距甚遠。最外層的圓環,包含三段顯著的弧,現在名為「Liberté」,「Egalité」和「Fraternité」(自由、平等、博愛)。其他幾個環則是由航海家2號所發現。除了狹窄的、距海王星中心63,000km的亞當斯環之外,勒維耶環距中心53,000km,更寬、更暗的伽勒環距中心42,000km。勒維耶環外側的暗淡圓環被命名為拉塞爾; 再往外是距中心57,000km的阿拉戈環。
海王星有14顆已知的天然衛星。其中最大的、也是唯一擁有足夠質量成為球體的崔坦(海衛一)。與其他太陽系大型衛星不同,海衛一運行於逆行軌道,很可能是被海王星俘獲的凱柏帶天體。與海王星的距離足夠近使它被鎖定在同步軌道上,將緩慢地經螺旋軌道接近海王星,最後會到達洛希極限時最終將被海王星的引力所扯裂。海衛一是目前太陽系中最冷的天體之一。
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2016年2月28日 星期日

天王星系(Uranian System)

天王星系(Uranian System)


天王星和海王星的星體結構和大氣組成不同於更巨大的木星和土星等氣體巨星,因而天文學家將其歸類為冰巨星,目前已知天王星有27顆天然的衛星。天王星體積是太陽系第三大行星但質量比海王星小。
天王星大氣的主要成分是氫和氦,還包含較高比例的由水、氨、甲烷等結成的「冰」,與可以探測到的碳氫化合物。天王星是太陽系內大氣層最冷的行星,最低溫度只有49K(−224℃)。其外部的大氣層具有複雜的雲層結構,水在最低的雲層內,而甲烷組成最高處的雲層。天王星的組成主要是由冰和岩石所構成。
天王星主要是由岩石與各種成分不同的水冰物質所組成,其組成主要元素為氫(83%),其次為氦(15%)。在許多方面天王星(海王星也是)與大部分都是氣態氫組成的木星與土星不同,其性質比較接近木星與土星的地核部份,而沒有類木行星包圍在外的巨大液態氣體表面(主要是由金屬氫化合物氣體受重力液化形成)。天王星中心是岩石的核,中間是冰的地函,最外面是氫/氦組成的外殼,它的金屬成分是以一種比較平均的狀態分布在整個地殼之內。以可見光觀測天王星的表面呈現藍綠色,這是因為它的甲烷大氣吸收了大部分的紅色光譜所導致。天王星大氣層的成分和天王星整體的成分不同,主要是氫和氦以及甲烷。
天王星的內熱明顯的比其他太陽系的類木行星低,目前仍不了解天王星內部的溫度為何會如此低,大小和成分與天王星像是雙胞胎的海王星,放出至太空中的熱量是得自太陽的2.61倍,但天王星幾乎沒有多出來的熱量被放出。天王星在遠紅外線(也就是熱輻射)的部份釋出的總能量是大氣層吸收自太陽能量的1.06±0.08倍。
航海家的探測顯示天王星的磁場相對於其他太陽系行星的奇特處,一是他不在行星的幾何中心,而且磁場軸相對於自轉軸傾斜59°。磁極從行星的中心偏離往南極達到行星半徑的三分之一。這異常的幾何關係導致一個非常不對稱的磁層,在南半球的表面,磁場的強度低於0.1高斯,而在北半球的強度高達1.1高斯;在表面的平均強度是0.23高斯。
如同其他的巨行星,天王星也有環系統、磁層和許多衛星。天王星的環系統在行星中非常獨特,因為天王星自轉軸幾乎就躺在公轉太陽的軌道面上(推測可能有地球大小的天體撞擊天王星所產生的結果,而且可能是兩個不同的物體各自從兩北極先後撞擊),因而南極和北極也躺在其他行星的赤道位置上。從地球看,天王星的環像是環繞著標靶的圓環。
天王星有個複雜的行星環系統,它是太陽系中繼土星環之後發現第二個環系統。該環由大小公分到幾公尺的黑暗粒狀物質組成。目前已知天王星環有13個圓環,其中最明亮的是ε環。所有天王星行星環除兩個以外皆極度狹窄–通常只有幾公里寬。天王星環大概還相當年輕;動力學分析指出天王星環並非與天王星同時形成的。環中的物質可能來自被高速撞擊或潮汐力粉碎的衛星。而來自這些撞擊結果形成的眾多碎片中,只有少數幾片留存在對應到現今的環的有限數量穩定區域裡。而且天王星的衛星與環多擠在一個狹窄的區域,推測很可能是經過幾千次的互相撞擊而一再重生的衛星與環。
目前已知天王星有27顆天然的衛星,這些衛星的名稱出自莎士比亞和蒲柏的歌劇中。五顆主要衛星的名稱是「米蘭達」(天衛五)、「艾瑞爾」(天衛一)、「烏柏瑞爾」(天衛二)、「泰坦妮亞」(天衛三)和「奧伯龍」(天衛四)。天王星衛星系統的總質量是太陽系氣體巨星中最少的,天王星五顆主要衛星的總質量還不到海衛一的一半。
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