对流层是大气层最低和密度最高的部分，温度随着高度增加而降低，温度从有名无实的底部大约320K，高度300千米，降低至53K，高度50千米。在对流层顶实际的最低温度在49～57K，依在行星上的高度来决定。对流层顶是行星的上升暖气流辐射远红外线最主要的区域，由此处测量到的有效温度是59.1±0.3K。
对流层应该还有高度复杂的云系结构，水云被假设在大气压力50~100帕，氨氢硫化物云在20~40帕的压力范围内，氨或氢硫化物云在3~10帕，最后是直接侦测到的甲烷云在1~2帕。对流层是大气层内动态非常充分的部分，展现出强风、明亮的云彩和季节性的变化，将会在下面讨论。
上层大气层
天王星大气层的中层是平流层，此处的温度逐渐增加，从对流层顶的53K上升至增温层底的800～850K。平流层的加热来自于甲烷和其他碳氢化合物吸收的太阳紫外线和红外线辐射，大气层的这种形式是甲烷的光解造成的。来自增温层的热也许也值得注意。碳氢化合物相对来说只是很窄的一层，高度在100～280千米，相对于气压是10微帕至0.1微帕，温度在75～170K。含量最多的碳氢化合物是乙炔和乙烷。更重的碳氢化合物、二氧化碳和水蒸气，在混合的比率上还要低三个数量级。乙烷和乙炔在平流层内温度和高度较低处与对流层顶倾向于凝聚而形成数层阴霾的云层，那些也可能被视为出现在天王星上的云带。然而，碳氢化合物集中在在天王星平流层阴霾之上的高度比其他类木行星的高度要低是值得注意的。
天王星大气层的最外层是增温层或晕，有着均匀一致的温度，在800～850K。目前仍不了解是何种热源支撑着如此的高温，虽然低效率的冷却作用和平流层上层的碳氢化合物也能贡献一些能源，但即使是太阳的远紫外线和超紫外线辐射，或是极光活动都不足以提供所需的能量。除此之外，氢分子和增温层与晕拥有大比例的自由氢原子，它们的低分子量和高温可以解释为何晕可以从行星扩展至50000千米，天王星半径的两倍远。这个延伸的晕是天王星的一个独特特点。它的作用包括阻尼环绕天王星的小颗粒，导致一些天王星环中尘粒的耗损。天王星的增温层和平流层的上层对应着天王星的电离层。观测显示电离层占据2000～10000千米的高度。天王星电离层的密度比土星或海王星高，这可能肇因于碳氢化合物在平流层低处的集中。电离层是承受太阳紫外线辐射的主要区域，它的密度也依据太阳活动而改变。极光活动不如木星和土星的明显和重大。
行星环
天王星有一个暗淡的行星环系统，由直径约十米的黑暗粒状物组成。它是继土星环之后，在太阳系内发现的第二个环系统。目前已知天王星环有13个圆环，其中最明亮的是ε环。天王星环被认为是相当年轻的，在圆环周围的空隙和不透明部分的区别，暗示它们不是与天王星同时形成的，环中的物质可能来自被高速撞击或潮汐力粉碎的卫星。
环的发现日期是1977年3月10日，在JamesL.Elliot、EdwardW.Dunham、和DouglasJ.Mink使用柯伊伯机载天文台观测时。这个发现是很意外的，他们原本的计划是观测天王星掩蔽SAO158687以研究天王星的大气层。然而，当他们分析观测资料时，他们发现在行星掩蔽的前后，这颗恒星都曾经短暂地消失了五次。他们认为，必须有个环系统围绕着行星才能解释。旅行者2号在1986年飞掠过天王星时，直接看见了这些环。旅行者2号也发现了两圈新的光环，使环的数量增加到7圈。
在2005年12月，哈勃太空望远镜侦测到一对早先未曾发现的蓝色圆环。最外围的一圈与天王星的距离比早先知道的环远了两倍，因此新发现的环被称为环系统的外环，使天王星环的数量增加到13圈。哈柏同时也发现了两颗新的小卫星，其中的Mab还与最外面的环共享轨道。在2006年4月，凯克天文台公布的新环影像中，外环的一圈是蓝色的，另一圈则是红色的。
关于外环颜色是蓝色的一个假说是，它由来自Mab的细小冰微粒组成，因此能散射足够多的蓝光。天王星的内环看起来是呈灰色的。
卫星
目前已知天王星有27颗天然的卫星，这些卫星的名称都出自莎士比亚和蒲伯的歌剧中。五颗主要卫星的名称是米兰达、艾瑞尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和欧贝隆。第一颗和第二颗（泰坦尼亚和欧贝隆）是威廉·赫歇耳在1787年3月13日发现的，另外两颗艾瑞尔和乌姆柏里厄尔是在1851年被威廉·拉索尔发现的。在1852年，威廉·赫歇耳的儿子约翰·赫歇耳才为这四颗卫星命名。到了1948年杰勒德P.库普尔发现第五颗卫星米兰达。
天王星卫星系统的质量是气体巨星中最少的，的确，五颗主要卫星的总质量还不到崔顿的一半。最大的卫星，泰坦尼亚，半径788.9千米，还不到月球的一半，但是比土星第二大的卫星Rhea稍大些。这些卫星的反照率相对也较低，乌姆柏里厄尔约为0.2，艾瑞尔约为0.35（在绿光）。这些卫星由冰和岩石组成，大约是50%的冰和50%的岩石，冰也许包含氨和二氧化碳。
在这些卫星中，艾瑞尔有着最年轻的表面，上面只有少许的陨石坑；乌姆柏里厄尔看起来是最老的。米兰达拥有深达20千米的断层峡谷，梯田状的层次和混乱的变化，形成令人混淆的表面年龄和特征。有种假说认为米兰达在过去可能遭遇过巨型的撞击而被完全分解，然后又偶然地重组起来。
1986年1月，旅行者2号太空船飞越过天王星，在稍后研究照片时，发现了Perdita和10颗小卫星。后来使用地面的望远镜也证实了这些卫星的存在。
2006年，原来身为八大行星之一的冥王星惨遭“降级”，从此以所谓的矮行星的身份示人。但冥王星并没有就此终结自己不幸的命运，又一次遭遇“降级”。
美国《科学》杂志公布的计算结果显示，不再被天文学家视为行星的冥王星实际上也并非是太阳系中最大的矮行星，它的个头要小于最近发现的矮行星——厄里斯。利用哈勃天文望远镜和位于夏威夷的凯克天文台收集的数据，加州理工学院的迈克尔布朗和艾米丽舒勒第一次确定，厄里斯的质量要超过冥王星。
厄里斯是在2005年发现的，名字来源于古希腊一位女神。根据布朗和舒勒的发现，它的质量高出冥王星27％。布朗说，厄里斯的体积大约是地球的卫星——月球的一半。
以古希腊阴间之神的名字命名的冥王星是在1930年发现的。一直以来，它便被认定为太阳系八大行星之一。2006年8月，国际天文联合会宣布将冥王星“降级”为矮行星。所谓的矮行星指的是太阳系中体积较小的圆形天体，它们绕太阳轨道运转，主要分布在一个被称之为“柯伊伯带”的外部区域。
布朗是一名行星天文学教授，冥王星惨遭“降级”便有他的一份功劳。他介绍说：“我不认为我们是在捉摸冥王星，这不过是事实罢了，它（厄里斯）的质量确实超过冥王星，事情就是这样。”布朗和舒勒的发现刊登在《科学》杂志上。在此之前，科学家也曾指出，厄里斯的直径要大于冥王星，但并不知道它的质量。
类似冥王星、厄里斯这样的天体不可能成为一个理想的度假之所，因为这两个家伙均位于太阳系偏远而冰冷的地区。新的数据显示，厄里斯可能是由冰和岩石组成的，与冥王星非常类似。布朗说：“它由一层近乎完美的，统一的白霜所覆盖，就像是一个白色的撞球。”
冥王星和厄里斯绕太阳旋转时的轨道均是椭圆形而非圆形。厄里斯的轨道非常长，绕行一周需要560年。布朗说，无论在轨道的哪一个点，它与地球之间的距离都在56亿千米到160亿千米之间。冥王星绕轨道运行一周需要250年，有时也会进入太阳系最外面的行星——海王星的轨道，它与地球之间的距离最远可达80亿千米。拥有一颗小卫星的厄里斯直径为2400千米，较冥王星相比超大一点，后者的直径为2250千米。
布朗表示，太阳系中大约有50个已知天体可以被判定为矮行星，包括一些体积与厄里斯和冥王星接近的天体。冥王星已经习惯于以“第二”的身份亮相世人了。“它是迄今为止发现的第二大矮行星，也是柯伊伯带中的第二大天体。坐上第二把交椅的感觉应该是相当不错的。我觉得它会喜欢的。”
恒星到底怎样定义
恒星，通俗地解释为永恒不变的星座。
晴朗的夜空，繁星满天。人们用肉眼看到的星星，除了太阳系内的五颗大行星（水、金、火、木和土星）和流星及彗星之外，整个天空中的星星都是永恒不变的恒星。恒星是由炽热气体所组成并能自己产生能量发光的球状氧和类球状天体，没有固态的表面，气体通过自身引力聚集成星球。由于它们的位置看上去亘古不变，古人因此称之为“恒星”。
中国古代早期曾给恒星的名字归纳为几种类型，根据恒星所在的天区命名，如天关星、北河二、北河三、南河三、天津四、五车二和南门二等；根据神话故事的情节来命名，如牛郎星、织女星、北落师门、天狼星和老人星等；根据中国二十八宿命名，如角宿一、心宿二、娄宿三、参宿四和毕宿五等；根据恒星的颜色命星，如大火星（心宿二）；冠以特殊名称，这就是最早星座的萌芽。
许多古老的民族都有关于恒星天空的划分方法，并给每个星区编织了生动的神话故事。直到1928年，国际天文学联合会决定，将全天空划分成88个星区，或叫星座。在这88个星座中，沿黄遭天区有12个星座。它们是双鱼座、白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、室女座、天秤座、天蝎座、人马座、摩羯座、宝瓶座。
除此之外，北半球有29个星座。它们是小熊座、大熊座、天龙座、天琴座、天鹰座、天鹅座、武仙座、海豚座、天箭座、小马座、狐狸座、飞马座、蝎虎座、北冕座、巨蛇座、小狮座、猎犬座、后发座、牧夫座、天猫座、御夫座、小犬座、三角座、仙王座、仙后座、仙女座、英仙座、猎户座、鹿豹座。
南半球有47个星座。它们是唧筒座、天燕座、天坛座、雕具座、大犬座、船底座、半人马座、鲸鱼座、堰蜓座、圆规座、天鸽座、南冕座、乌鸦座、巨爵座、南十字座、剑鱼座、波江座、天炉座、天鹤座、时钟座、长蛇座、水蛇座、印第安座、天兔座、豺狼座、山案座、显微镜座、麒麟座、苍蝇座、矩尺座、南极座、蛇夫座、孔雀座、凤凰座、绘架座、南鱼座、船尾座、罗盘座、网罟座、玉夫座、盾牌座、六分仪座、望远镜座、南三角座、杜鹃座、船帆座、飞鱼座。
这88个星座大小不一，形态各异。有时颜色也不尽相同，看起来呈五颜六色，十分美丽漂亮。每当夜晚，一般人都会把天上的星星看成一种颜色，其实我们所看到的夜空中那些闪烁的星星不都是一种颜色，而是异彩纷呈。
细心一点的观星者一眼就可以看出恒星的颜色不一样，它们有红色、黄色、蓝色和白色等，其中黄色居多。那么，恒星究竟为什么有这么多种多样的诱人色彩呢？
一般人都看到过炼钢厂出钢时的钢花。当钢水在钢炉里的时候，由于温度很高，它的颜色呈蓝白色，钢水出炉后，随着温度的慢慢降低，它的颜色也变为白色，再变成黄色，再由黄变红，最后变成黑色。可见，物体的颜色受物体温度控制，天上的星星也是如此。它们的不同颜色代表星体表面温度的不同。天体的温度不同，它们发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光谱图我们可以知道，不同颜色代表不同的温度。一般说来，蓝色恒星表面温度在25000℃以上，如参宿七、水委一、马腹一（甲星）、十字架二（甲星）和轩辕十四等。白色恒星表面温度在11500~7700℃，如天狼星、织女星、牛郎星、北落师门和天津四等。黄色恒星表面温度在6000~5000℃，如参宿四和心宿二等。
太阳的表面温度约6000℃，照理讲，太阳应是一颗黄色的恒星，为什么我们白天看见的太阳是发出耀眼的白色呢？其实，这是因为太阳离我们较近的缘故。如果有机会乘宇宙飞船到离太阳较远的地方，你会发现，原来太阳也是一颗黄色的星星。而美丽的朝霞和晚霞绽放红光的原因是因为地球大气对太阳光七种颜色中的红光折射偏角最大的原因引起的。
宇宙浩渺，离我们最近的太阳系外恒星也有近40万亿千米的路程。有时我们站在高高的山上，仰望夜空，星光点点，好像星星就在我们的头上，离我们很近，而实际上呢？它离我们的距离实在太遥远太遥远了。根据现代科技观测，在银河系内的1000亿颗恒星中，距太阳最近的恒星是半人马座的比邻星，它离太阳也有4.2光年，即约40万亿千米，即光要走4.2年才能到达地球最近的一颗恒星。
天狼星距太阳约8.6光年。这已是离太阳比较近的恒星了。牛郎星距离地球15.7光年，织女星距离地球27光年，两者相距11光年。神话传说中的“牛郎织女鹊桥相会”看来太难实现了。因为即使乘现代最先进的火箭，从此地到彼地，也需要几百年。
以上仅仅是指银河系里的一些恒星，而银河系之外的一些星系中，离我们就更远了。如织女座有一个星系团，离地球有2000万光年，后发星座的一个星系团离我们有2亿4千万光年，北冕星座里有一个星系，离我们有7亿光年，就是说，光从那里照射到我们地球，需要整整7亿年。
夜空中闪烁的点点繁星，从我们地球上看来，好像是很微不足道。其实这些小光点，根据现在研究结果表明，它们不是小得可怜，而是大得惊人！
众所周知，太阳的直径是地球的109倍，体积是地球的130万倍，而在恒星世界中，太阳顶多算中等个儿。比如牛郎星的直径是太阳的1.7倍，织女星的直径是太阳的2.8倍，天津四的直径是太阳的106倍，参宿四的直径是太阳的900倍，仙王座VV星的直径是太阳的1600倍，即仙王座VV星的直径约有22亿千米，它真正可称得上恒星之王。
当然，恒星世界里也有体积很小的恒星，比如与地球差不多大小的白矮星，甚至半径仅十几千米的中子星。恒星的质量一般介于地球质量20000倍至4000万倍之间，近些年来的研究结果已充分说明，恒星的质量大都在太阳质量的百分之几至120倍之间，也就是说它们是地球质量的20000倍至4000万倍之间。质量如果过大，它就会爆炸；质量如果过小，它的中心就不会形成很高的温度，也就不会成为恒星。