在这无限静寂的星际空间之中，距离我们那颗万物赖以生长、温暖的太阳28亿公里的地方，有一个奇异的宇宙世界：一颗名叫天王星的行星。这颗天王星，对地球上期的文明世界来说，完全一无所知，然而它自从50亿年以前诞生以来，却已经围绕着太阳运转了不下于6,000万周。
当这颗行星在1781年偶然为一位默默无闻的业余天文学家兼乐师发现之后，我们对太阳系大小的概念大大地扩大了。但是，只是在最近几十年里，人类才能够越过地球浑浊的大气层，对这个遥远的世界建立起一个更清晰、更深刻的概念。今天，地球上的电眼监视着所有的行星，同时现在有两台装载着仪器的宇宙飞船正轰隆隆地飞向那外太空的行星，满心希望能凑近去看一看这颗神秘的天王星的身影。
1781年春寒料峭的一个夜晚，一位名叫威廉 · 赫谢尔的移居英国的德国人在定期对双子宫星座中的星球进行观察时，他在这些星球中遇见了一个不寻常的绿色物体，这个物体是在他的天体图中从未出现过的。赫谢尔知道，所有的星球由于距离是如此遥远，以至于即使用最大型的望远镜观察的话，看上去也无非只是几个光点。但是，这个物体看上去却像一只圆盘。因此，他的推论是，它的距离离我们一定比那些遥远的星球更近些。当他增加放大倍数以后，这个物体也相应显得大起来，然而其它的星球依然仍是一个个光点。经过进一步研究表明，它的运行是与其它星球有关系的。这就确立了赫谢尔怀疑这个新天体离地球相对要近的这样一个论点。于是，他向皇家协会宣布，他发现了一颗彗星。
已经知道存在的彗星有成百上千颗、但是这个物体之所以引起天文学家们的兴趣，是因为它所显示出来的彗星特征，相对要少。为什么它看上去像一只边缘清晰的圆盘，而不是彗星搜索者们所常见的毛茸茸的一块呢？同时，为什么经过几个月的观察，它没有逐渐现出一根长长的尾巴呢？
英国和法国的天文学家们把他们所进行观察的结果结合起来，然后用电子计算机计算其轨道和确定这个物体确切的性质。他们的计算得出了一个最惊人的结果：赫谢尔所发现的，终究不是一颗彗星，他发现了一颗新的行星。这颗星球，在距离比地球离太阳远上19倍的一个雄伟、巨大的轨道里围绕着太阳运转，每运转一周需要84年的时间。
在赫谢尔的发现以前，人们只知道有五颗行星在这个星罗棋布的天空中徘徊运行。土星是太阳系外层界线的观念，在天文学家的头脑中已经根深蒂固。然而到了1781年，威廉 · 赫谢尔把过去天文学的科学理论颠倒过来了，于是他成为那个时代中最著名的天文学家。
天王星为人们所知，迄今已有差不多二个世纪，但是只是到最近，我们才能够去探索这颗行星内部深处的秘密。这颗行星与我们相距平均有三十亿公里，由于距离太远而且太暗淡，以至于即使是用世界上最大型的望远镜去观察它，看上去也无非只是一个小小的圆盘罢了。它那绿色的外形很少有机会能看清楚。由于没有标记，要确定其自转速度一直是极其困难的。本世纪初以来，天王星上的一天时间始终估计是11个小时左右。然而，最近好几位观察者已经发现有证据证明，天王星上的一天时间可能是25个小时，跟我们自己地球上的一天时间十分相似。
这颗遥远的天体、其最奇怪的特征无疑是它那极其厉害的倾斜。地球转轴竖直起来和倾斜下去，与其围绕太阳运转的轨道平面没有关系，然而倾斜23.4度却使我们地球上有春夏秋冬四季之分。但是，天王星转轴与其轨道平面的倾斜角度则是98度。实际上，天王星是横着的。这使我们在地球上，每隔21年交替的间隔时间内可以看到它的两极和其赤道地带。
因为这颗行星异乎寻常地倾斜，天王星在我们看来是在倒着旋转。它的五个小月球，即使在大型的望远镜里，看起来也仅不过是几个暗淡的光点：除了知道这几个光点也绕着它们的母星倒着旋转之外，对它们其它情况知道得很少。
通过利用一种叫做掩星的自然现象，可以较多地了解有关一颗行星的大小、形状和大气屋。当一颗行星穿过长空，在其漫长的旅途中运行时，会发生这样一种情况：它在一颗遥远的星球前经过，暂时地遮掩了那个星球的星光，使其不能照射到地球上来。如果那颗行星具有大气的话，那么当它经过另一颗星球的前面时，星球的星光不是立刻熄掉；而是，当星光通过那颗行星愈来愈厚的大气层时，星光渐渐地暗下来。以后，当行星过去时，星光又渐渐从另一侧重新出现。通过研究星光透过一颗遥远行星的大气层时，它是怎样起着变化的，我们就能了解有关那颗行星的温度、压力和组成成分。通过测量星光被一颗坚实的行星完全遮掩住的时间，天文学家能够以惊人的精确度确定这颗行星的大小。
进一步了解的难得机会
1973年，英国天文学家戈登 · 泰勒预言，1977年3月在印度洋周围的地区可以看到SAO158687星球被这颗天王星行星所遮掩的现象（SAO代表史密斯索尼恩天体物理学天文台）。于是在八个主要的观察地点，开始为能进一步了解有关天王星，及其大气层情况的这一次千载难逢的机会，着手做准备。
其中的一个天文台是美国国家航空和宇宙航行局的葵珀（Kuiper）空中天文台（KAO），它是为在地球大气层中进行飞行所设计的一架经过改制的C-141喷气机。机内，载有一台望远镜和当掩星时监视星光的一台灵敏的光度机，还载有电子计算机仪器。
1977年3月10日，天文学家们一早就开始观察，因为所预言发生这一现象的时间不是极其精确的：这次，他们果真取得了重大的发现。
在预计掩星发生之前35分钟时，天文学家们在飞行的天文台里注意到那颗星球持续了几秒钟的星光骤降。但是，这一现象被认为是仪器的假信号而没有予以考虑，直到几分钟以后出现了第二次星光骤降现象，接着发生了一次又一次的星光骤降。科学家们开始怀疑，那些陌生的天王星的卫星正在遮掩这颗行星的星光。当掩星高峰过去以后，还出现了五次星光骤降现象，于是天文学家们第一次怀疑，他们已经发现在天王星周围的轨道里的几颗新的大卫星。
当进一步分析这些数据时，又冒出了另一个令人惊奇的现象。在掩星高峰前后的星光骤降竟然惊人地对称，这说明围绕着天王星有四圈狭窄和一圈宽阔的光环。
在观察这次掩星现象之前，人们只知道土星外面围绕着光环。天王星的光环比土星的那些光环远为狭窄。现在所知道的这九圈光环之中，有七圈其宽度只有大约5公里，一圈的宽度是大约15公里，还有一圈也许是70-100公里。光环系统距离这颗行星的边缘只有大约15,000公里。
迄今对这些光环的其它情况所知甚微，但是天文学家到1980年前，将有13次掩星现象可供研究（两次已经发生过了）。
有些天文学家认为，1972年同温房观察仪Ⅱ气球所摄取的图片中出现过光环、还有些天文学家现在已经开始有意识地尝试去拍摄这些光环。然而，由于这些光环极其暗淡，加上它们距离天王星又近，因而造成这些光环消失在这颗行星强烈的光辉之中，如果天文学家能够通过滤色镜滤去其绿光来减弱从天王星上放射出来的强烈光辉，那么也许能够在胶卷上攫取这些光环。或者，如果在这颗行星的上面能够放置一块掩星盘，把它的光辉全部掩住，那样也许就能看到光环；但是，因为光环靠近这颗行星，所以这样做将是困难的。
当我们对光环还了解得很少的时候，我们对有关这颗行星本身的情况，却知道得较多。在天王星浅绿色的大气层深处，有着一个跟我们太阳系中任何星球同样奇异的世界，这一个幽暗模糊的世界，只有无人驾驶的探测飞船才能在将来闯进去。
科学家们估计，天王星的大气层，其质量是我们地球大气层的50倍，同时主要是由氢和氦（宇宙中最多的元素），还有甲烷组成。这些气体，摆脱不了行星的引力作用，估计从形成太阳及其行星系的原始星云状态时开始起，就一直存在到现在。
自成一个体系
天王星既不像地球那样由岩石组成，外面包围着一层相对来说较浅的大气层，也不像木星和土星那样几乎完全是气体。它看来处于两者之间，内部是岩石，同时外面有一层厚厚的大气层。这颗行星自转时所产生的偏心力量，造成大气层在赤道的地方鼓出来和在两极处平坦下去。
现在，让我们设想一下我们是在一架能够穿过天王星深厚的大气层的宇宙飞船里面。没有人确切地知道下面天王星上有什么，然而，基于已知的事实和最新的科学理论这两个方面的结合，我们能够作出有情报依据的一些猜测。当我们穿过这层稀薄和氢气弥漫的大气，我们将发现一块相对来说比较干净的地带，在这里可能在我们的四周浮游着微小的灰粒。对流层顶那儿，温度迅速地下降到难以想象的程度——达到-350°F。在这相当寒冷的温度里，甲烷，氨和水都冻结起来，“积雪”伸展蔓延到下—层、较温暖的地带，那里可能形成一层层液体和气体的云雾。
就在对流层以下的地方，有一层稀薄的、卷云形状、有毒的甲烷云层，它把这颗行星涂上一层绿色。在云层基础的地方，大气压力比地球表面的大气压力稍微要大些。
—旦通过了这一层甲烷云雾，我们将发现整颗行星覆盖着一层厚厚的、无结构的氨晶体云雾，比地球上最重的浓雾密度要大上数百倍。这里的温度又开始上升，位于大约-225°F到-150°F之间。
当我们继续降落而穿过氨云层时，前面展现出另一层非常浓厚的云层，它可能是由水气组成。在这层云层基础地方的温度，是炎热的，达到+200°F。在它的上面则是数百公里厚的氢、氦和甲烷，这些物质结合起来的重量所产生的压力，超过了地球上海洋表面一公里以下的压力。
困难重重
在阴云密集的云层底下数千公里的地方，由于上千度的高温和比太平洋马里亚纳地沟底下的压力大上600倍的高压，氢变得日益浓厚。
行星的中央有一个岩石——金属构成的星核，其直径达16,000公里，温度几乎跟太阳的表面一样灼热。虽然核心的温度极高，但是强大的大气压力还是让浓厚、灼热的液体——水、氨和有关的化合物组成厚厚的一层地幔把核心包围起来。核心和地幔加起来，占天王星质量的80%，几乎比地球上两者加起来大12倍。
目前，甚至我们还不知道天王星有没有一个星球的表面。可能，随着这颗行星的大气层变得日益浓厚，大气层渐渐与液体的地幔混合起来而不存在一个明显的球体表面。如果确实存在一个球体表面的话，那么它将是处于大气层和地幔之间，或者处于地幔和核心之间。即使在地幔和大气层之间有一个球体表面，它也将是一块最不好客的地方，“化学强粘土”大气层的压力是地球的地心中央压力的数倍，同时温度高达华氏数千度。
在天王星上，由于距离太阳几乎达三十亿公里，太阳的辐射完全不是以像其在地球上那样高速度地刮起一阵阵大风。在天王星的表面，如果存在这样一个表面的话，只是偶然刮起风速每小时两英里左右的微风。实际上，即使微弱的阳光也透不过甲烷云层。一个非常阴暗、没有风的世界潜伏在我们从望远镜中看到的这个闪闪发光、浅绿色的圆盘底下。
这个世界正像我们所知道的那样，不像是一个可能找到生命的地方。地球上的生物体将遭到灼热的、含有大量氨的氢气层的毒害，要不，将被核心附近的压力所碾碎。但是，在大气层的上部，情况少许好些而不是那样的严峻。人们可以推测，在天王星大气层密集的水雾云层中浮游着一些快活的以有机化合物为生的小生物，然而这无非只是猜测而已。
如果我们拐弯，驶向高处那天王星暗淡的大气层上面的台地，我们将发现，我们所见到的天空与我们从地球上见到的天空十分相似。所有遥远的星球和星座看上去也一样。
但是，因为天王星奇异的倾斜缘故，北斗星从天王星上看起来并不像它在地球上那样是北极星。事实上，这颗行星的北极位于金牛星座空中的半途中间。
埋藏在这些星球和星座中间，有一颗十分明亮的、黄色的恒星一太阳，由于它的距离极其遥远而变成了一个光芒四射的、微小的光点。虽然看上去像一颗星星而且比从地球上看起来要暗上400倍，但在天王星的上空，它的光辉仍相当于我们地球上见到的1,200颗满月的光亮。
在地球上，我们肉眼可以看见五颗行星。然而，从天王星上看，除了海王星和冥王星，没有一颗行星显得是十分明亮的，所有的行星都位于光芒四射的那个方面。在太阳系中，有九颗已知的行星，但是天王星上的天文学家可能绝不会发现水星、金星、地球或火星；由于它们距离太阳太近，因而太阳发射的光芒比这四颗行星中最亮的金星还要明亮六亿倍。从天王星上看，木星显得最明亮，但是它还远远说不上光华闪烁，原因在于在天空中，几乎有30颗星球的星光超过它。土星看上去相当暗淡，因而将轻易地被数以百计的、更加明亮的星球所掩饰掉。
只有海王星和冥王星有时可能位于太阳方向以外。海王星在肉眼看来只是一颗十分暗淡的“星球”，而冥王星更是如此地遥远和暗淡，以至于甚至用一架小型望远镜都看不到。
在天王星的空中，最最引人注目的物体是这颗行星的五颗小月球。每颗小月球，除了太阳以外，比任何其它星球都明亮得多。它的两颗最近的卫星（也是最明亮的）Miranda和Ariel，显然在不到地球上三天的时间内，呼啸着穿过星球而去，而存下的三颗卫星所花的时间稍长些，要13.5天。
但是，那奇异的环境并不是到此为止。天王星是顺着其轴心“倒着”旋转的：对于一位假设的、在这颗行星上观察的人来说，他所见到的那幅我们从屋子后院看惯了的天体升降的景象是倒置过来的。太阳看起来将是由西方升起而至东方落山。当然，如果确实有日出日落的现象才能那样说。因为这颗行星需要花地球上84年的时间围绕太阳才转一周，同时旋转时，行星是横着的，所以天王星的北半球有42年总是沐浴在阳光之中，而南半球则经历着一个42年漫长的夜晚。当这颗行星结束围绕太阳旋转一周时，这种情况反了过来。对于天王星上的观察者来说，太阳升起以后将经过许多年而不落山，然而它却在空中旋转打圈，向天顶上升，接着又降落下来。
天王星的赤道上空，在那昏暗的天空和银河系一颗颗光华闪烁的星球前，依稀可见舒展着一条薄薄的、暗淡的深灰带子——就是在头顶上经过的、奇异的光环系。
1977年夏末，在卡拿维雷尔角（Cape Canaveral）发射了两艘“旅行家”号宇宙飞船，其目的是为了对木星、土星以及可能对天王星，此外还有它们的小月球去作仔细的观察。现在，在它们漫长旅途的第一站，这两艘“旅行家”号飞船胸怀着预定的基本目标，正在飞速地驶向会合点：明年将是木星，1980和1981年是土星。
如果“旅行家”对木星和土星所作的飞行使命是成功的话，旅行家Ⅱ号可能朝着天王星的方向飞行——天王星是一颗宇宙飞船从未访问过的行星。
如果（在1986年）它果真到达天王星的话，“旅行家”所起的其中一个作用可能是去获得有关这个新发现的光环系的资料。飞船垂直地朝着行星的赤道飞行，此后再飞向光环，在它们返回地球的途中，“旅行家”能通过光环发送出无线电信号。信号的变化将告诉研究人员有关光环内粒子的大小和分播的一些情况。那些无线电信号，以光速传播，到达地面途中差不多需要三小时。
威廉 · 赫谢尔爵士在1781年3月13日连做梦也不会想到，仅仅过了200年的时间，他所见到的这个绿色的圆盘将有一架飞行的机器光顾那里，这架机器能够从宇宙中几乎远达三亿公里的地方，把拍摄的图片和其它资料送返到我们地面上。然而，毫无疑问他将高兴地听到，那颗出乎意料的天王星仍然使人们惊叹不已。
〔Smithsonian，1978年9卷9期〕