È il settimo pianeta del Sistema Solare, dista dal Sole 19.218 UA, il terzo per diametro, pari a 51.118 km all'equatore e il quarto per massa (8.683x1025 kg); possiede un'orbita quasi circolare, eccentricità pari a 0.047, che percorre in 84.07 anni terrestri, mentre il periodo di rotazione è di 0.71833 giorni terrestri (17 ore 14 minuti e 24 secondi). Il suo colore blu deriva dall'assorbimento della radiazione rossa dovuto al metano dell'alta atmosfera, quindi se in superficie ci sono bande colorate non si potrebbero vedere.

Il nome di Urano, padre di Crono , dei Ciclopi e dei Titani, venne proposto da Bode e divenne definitivo solo nel 1850, mentre prima si riteneva fosse una cometa e gli era stato assegnato il nome di "stella di George", in onore del re inglese Giorgio III. Sebbene Urano sia stato scoperto più di due secoli fa, la conoscenza precisa dei suoi parametri fisico-chimici è una conquista piuttosto recente; grande importanza in questo senso ha avuto la spedizione della sonda Voyager 2 che giunse a contatto col pianeta il 24 gennaio 1986. Urano possiede un numero rilevante di satelliti naturali che continuano ad aumentare, alla fine del 2008 se ne conoscevano 27.

L'inclinazione dell'asse di rotazione (98°) è tale da porre il Polo Nord, inteso secondo la convenzione della rotazione in senso antiorario (rotazione regolare), al di sotto del piano orbitale, per cui il suo moto ci appare retrogrado. Infatti considerando l'asse di rotazione inclinato di poco meno di 90o e la rotazione retrograda (senso orario) i due poli si scambiano di posizione. In entrambi i casi l'ipotesi più accreditata per spiegare questo fenomeno, unico in tutto il Sistema Solare, è basata sulla collisione non centrale con un planetesimo di massa simile a quella della Terra, avvenuta quando Urano era ancora un disco protoplanetario, il che spiegherebbe anche la stabilità del sistema pianeta-satelliti.

Data l'insolita orientazione di Urano, l'angolazione dell'asse magnetico rispetto all'eclittica non è dissimile da quella degli altri pianeti. L'intensità all'equatore è di 0.23 G, circa la metà di quello terrestre, e la magnetosfera si estende per circa 600 mila km in direzione del Sole mentre dalla parte opposta forma una coda lunga 6 milioni di km. Poiché il campo magnetico segue la rotazione del pianeta, la "coda" della magnetosfera si attorciglia nel piano dell'eclittica spiraleggiando dietro al pianeta; essa interagisce col plasma interplanetario creando particelle ad alta energia, principalmente protoni ed elettroni, che determinano l'annerimento della materia organica presente nei satelliti e negli anelli.

Come tutti i pianeti gassosi Urano ha un sistema di anelli che, come quelli di Giove, sono molto scuri, ma presentano una composizione simile a quelli di Saturno: particelle di dimensioni maggiori di 10 m di diametro mescolate a polvere finissima, che non è stata rilevata; ciò sarebbe dovuto alla presenza dei gas dell’atmosfera di Urano, che si estende fino alla quota degli anelli: gli urti con le molecole gassose avrebbero fatto precipitare le polveri verso il pianeta. Il loro colore scuro (albedo pari a circa 0.015), che ne ha reso difficile l’individuazione, è dovuto probabilmente al fatto che sono formati soprattutto da polveri di un composto di carbonio misto ad acqua e metano ghiacciati e non da ghiaccio, come gli anelli di Saturno; tale composto si è costituito in parte nelle prime fasi evolutive e in parte potrebbe derivare dal bombardamento di particelle magnetosferiche ad alta energia delle superfici dei satelliti che contengono materiale organico.

In realtà Urano è dotato di due sistemi di anelli, uno interno, formato da 11 anelli, ed uno esterno, formato da 2 anelli, per un totale di 13 anelli. Gli anelli sono tutti nel piano equatoriale di Urano, quindi quasi perpendicolari all'orbita del pianeta, anche se almeno 6 degli 11 interni sono inclinati rispetto al piano equatoriale, ma tipicamente di non più di qualche centesimo di grado. Tutti gli anelli sono leggermente ellittici, con eccentricità variabile da 0.001 a 0.01 e sono soggetti ad una lenta precessione, ma come una struttura rigida; ciò è sorprendente poiché, teoricamente, fenomeni di questo tipo dovrebbero spingere più velocemente il bordo più interno di quello esterno, rendendo quindi circolari gli anelli in non più di qualche centinaio di anni.

Sistema interno

La scoperta di tale sistema di anelli risale al 1977, grazie al Kuiper Airborne Observatory, quando l’occultamento di una stella da parte del pianeta rivelò l’esistenza di sei strutture circolari, infatti si vide che la stella era scomparsa brevemente 5 volte prima e 5 volte dopo l'occultazione, permettendo la scoperta di 6 anelli. Nello stesso anno, analizzando le immagini prese dall'osservatorio di Perth, vennero trovati gli altri 3. Fu una scoperta molto importante, in quanto fece capire che gli anelli sono una struttura comune nei pianeti giganti e non una particolarità di Saturno. Gli anelli vennero chiamati in ordine di distanza crescente dal pianeta: 6, 5, 4, Alpha, Beta, Eta, Gamma, Delta ed Epsilon, il più brillante.

Il successivo passaggio della sonda Voyager 2 (1986) fornì molti dati utili sulle loro caratteristiche oltre a rivelare la presenza di altri due anelli: 1986U2R, il più interno di tutti, e 1986U1R, tra Delta ed Epsilon.

Tutta la materia del sistema è contenuta in un’ampia regione di spazio che si estende radialmente per circa 9.300 km, a partire da 38 mila km di distanza dal centro del pianeta. La loro massa totale stimata è di 1018 – 1019 g e, al contrario dei più famosi anelli di Saturno, sono strettissimi in estensione radiale (qualche chilometro, solo Epsilon raggiunge i 100 km in alcuni punti) e anche piuttosto sottili: il loro spessore è dell’ordine di qualche decina di km.

Sistema esterno

I due anelli esterni, denominati in ordine di distanza crescente R/2003U2 e R/2003U1, sono stati scoperti nel 2005 nelle fotografie prese dal Telescopio Spaziale Hubble tra il 2003 e il 2005, contemporaneamente alle due lune Mab e Cupido; entrambi sono molto sottili e il più esteso ha un diametro due volte più grande degli anelli del sistema interno. Riesaminando le immagini raccolte dal Voyager 2 i due anelli sono stati visti, ma essendo molto distanti dal pianeta nessuno li aveva cercati, inoltre erano praticamente trasparenti. Il movimento a spirale verso Urano dei materiali che costituiscono entrambi gli anelli dovrebbe disperderli lentamente nello spazio, quindi ci deve essere qualcosa che li rifornisce di nuovo materiale.

In particolare l'anello più esterno sembra sia continuamente alimentato dal satellite Mab, che orbita al suo interno; infatti grazie alla caduta di micrometeoriti sulla sua superficie vengono prodotti dei detriti, quelli grandi restano nei pressi dell'orbita del satellite e vengono ricatturati, quelli piccoli contribuirebbero alla formazione dell'anello, divenendo preda sia del campo magnetico e gravitazionale del pianeta che del vento solare.

In R/2003U2 non si è visto ancora alcun corpo tipo Mab, si pensa ci siano dei satelliti di piccole dimensioni al suo interno che si comportano come Mab. L'anello R/2003U1 somiglia molto all'anello più esterno di Saturno, in cui orbita la luna Encelado, infatti sono entrambi blu, unici fra tutti gli anelli del Sistema Solare. Lo si è visto osservando entrambi nel vicino infrarosso con il telescopio Keck delle Hawaii; il colore dovrebbe essere dovuto alle dimensioni delle particelle che compongono entrambi gli anelli, più piccole di quelle degli altri anelli del Sistema Solare.

Mentre l'anello E di Saturno deve la sua formazione, e mantenimento, al materiale espulso per criovulcanesimo dal satellite Encelado, probabilmente l'anello R/2003U1 si è formato dai detriti grandi provenienti dalla superficie di Mab, dovuti al bombardamento di micrometeoriti; i detriti più piccoli si disperdono nello spazio.

L'analisi dello spettro della luce solare riflessa dal pianeta ha rivelato che l'atmosfera, spessa 7600 km è, formata dall'83% di idrogeno molecolare, dal 15% di elio, dal 2% di metano e presenta tracce di acqua e ammoniaca; tale composizione rispecchia quella della nebulosa solare primordiale.

All'interno dell'atmosfera si formano nubi di metano, ammoniaca ed acqua, che sono state identificate solo ingrandendo di molto le immagini prese dal Voyager 2, essendo molto deboli; queste nubi vengono trasportate da venti che soffiano in direzione dei paralleli con una velocità variabile con la latitudine: a latitudini medie raggiungono 600 m/s nella direzione di rotazione del pianeta, a latitudini inferiori 100 m/s in senso opposto.

Recenti osservazioni fatte dal telescopio Hubble hanno mostrato 20 formazioni nuvolose, le più luminose del Sistema Solare esterno; si ipotizza che la differenza tra le immagini prese dal Voyager 2 e da Hubble sia dovuta ad effetti stagionali, trovandosi Urano in una zona dell'orbita in cui il Sole produce maggiori differenze fra il giorno e la notte.

La densità di Urano è quasi uguale a quella di Giove, 1.318 kg/cm3, però, essendo la sua massa 22 volte più piccola, si ritiene che non possieda uno strato di idrogeno metallico liquido come Giove e Saturno, in quanto sembra che Urano sia costituito solo per il 15% di idrogeno ed elio. Alcuni pensano che abbia un nucleo roccioso composto da ferro e silicati con un raggio di circa 7.500 km, avvolto da un mantello di idrogeno molecolare, elio, metano ed ammoniaca (H2, He, CH4 e NH3) allo stato liquido; tale mantello dovrebbe essere spesso circa 10.500 km, il cosiddetto "oceano", che raggiunge 200 atm di pressione e 2.500 oK. Infine, al di sopra di esso si trova uno strato superficiale di idrogeno ed elio che sfuma gradatamente nell'atmosfera. La teoria del nucleo roccioso non è universalmente accettata: i dati della sonda Voyager 2 hanno aperto la strada all'ipotesi della presenza, al suo posto, di una sostanza liquida composta da acqua, ammoniaca e isopropanolo (CH3-CHOH-CH3) alla pressione di qualche milione di atmosfere.

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare