天王星最特别的就是自转，它每自转一周大约需要17小时14分钟，而且它的自转轴几乎是“躺在”轨道平面上的，其倾斜度高达98°，因此，天王星几乎是“躺着”打滚。
这种情况让天王星的昼夜及季节变化都和地球上的大不相同。在天王星上，当南半球迎来夏季的时候，它的南极几乎是正对着太阳，而整个北半球完全处于寒冷和黑暗之中。与之相反，当南半球迎来冬季时，它的北极又几乎正对着太阳。所以，只有在它的赤道附近才能够休会到快速的日夜交替。不过，由于太阳的位置如同地球上的极区一样，所以位置十分低。至于天王星的其他地方，要么是长夜，要么是长昼，而没有所谓的日夜交替。
在太阳系中，天王星是名副其实的“冷行星”。尽管它比海王星更接近太阳，可是表面温度却很低，最低温度只有零下224℃。它的外部大气层具有十分复杂的云层结构，而它的内部则是由岩石和冰组成的。
天文学家曾经对它的辐射能进行测定，最后得知天王星的辐射能量来自肉体的仅为6%，而像土星、木星、海王星等都有40%左右。所以说，天王星是太阳系中唯一缺乏内部能量的行星。如果根据天王星的结构模型进行推算，它的中心温度要远远低于其他星球，仅仅为2000℃～3000℃。
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