Sao Thiên Vương
Khí hậu > Cấu trúc dải khí quyển, gió và mây

Năm 1986 Voyager 2 tìm thấy bán cầu nam đang được chiếu ánh sáng Mặt Trời có thể chia thành hai vùng: vùng chỏm khí quyển ở cực nam có màu sáng (đỏ thẫm) và những dải tối về phía xích đạo (xem hình bên phải). Biên giới giữa hai vùng nằm ở vĩ độ khoảng −45 độ. Một dải hẹp chia tách nằm ở vĩ độ từ −45 và −50 độ (màu trắng) là đặc điểm lớn sáng nhất trên bán cầu được chiếu sáng của hành tinh. Nó được gọi là "vòng" (collar) phương nam. Chỏm cực và vòng có thể là những vùng đậm đặc của mây methan nằm ở cao độ có áp suất từ 1,3 đến 2 bar (xem ở trên). Bên cạnh cấu trúc lớn của những dải khí quyển, Voyager 2 đã quan sát thấy 10 đám mây sáng nhỏ, đa số nằm cách vài độ về phía bắc so với vòng sáng. Nhưng nhìn chung Sao Thiên Vương dường như là hành tinh chết không còn hoạt động khí quyển khi quan sát năm 1986. Nhưng cũng bởi vì Voyager 2 chỉ quan sát được bán cầu nam hành tinh và các nhà khoa học không thể biết khí quyển ở bán cầu bắc như thế nào. Vào đầu thể kỷ 21, khi vùng bán cầu bắc bắt đầu được Mặt Trời chiếu sáng, kính thiên văn không gian Hubble (HST) kính thiên văn Keck bắt đầu thực hiện quan sát và các nhà khoa học đã không nhìn thấy chỏm cực khí quyển hay vòng sáng ở bán cầu bắc. Do vậy Sao Thiên Vương hiện lên bất đối xứng trong cấu trúc khí quyển: những vùng sáng nằm gần cực nam và vùng tối đều nằm ở phía bắc tính từ vòng sáng phương nam (bao gồm cả vùng xích đạo tối). Năm 2007, khi Sao Thiên Vương đến vị trí điểm phân, vòng sáng phương nam (collar) hầu như biến mất, trong khi đó có một vòng mờ phương bắc xuất hiện ở vĩ độ 45 độ.
Trong thập niên 1990, số lượng các đám mây sáng tăng lên đáng kể một phần nhờ kỹ thuật quan sát và chụp ảnh phân giải cao. Đa số các đám mây này ở bán cầu bắc khi chúng bắt đầu hiện ra. Một cách giải thích ban đầu—rằng những đám mây sáng dễ dàng nhận ra trong phần tối của hành tinh, trong khi ở bán cầu nam vòng sóng đã làm mờ chúng đi—là không đúng: số lượng thực sự các đám mây đã tăng lên đáng kể. Tuy thế có sự khác biệt giữa những đám mây ở mỗi bán cầu. Các đám mây bán cầu bắc nhỏ hơn, sắc nét hơn và sáng hơn so với đám mây ở bán cầu nam. Dường như chúng nằm ở cao độ lớn hơn. Thời gian tồn tại của các đám mây cũng có sự khác biệt. Một số đám mây nhỏ tồn tại trong vòng vài giờ, trong khi nhiều đám mây ở bán cầu nam đã tồn tại từ chuyến bay qua của Voyager năm 1986. Những quan sát gần đây cũng phát hiện ra đặc điểm của những đám mây trên Sao Thiên Vương có rất nhiều điểm chung với mây trên Sao Hải Vương. Ví dụ, các Vết tối tồn tại trên Sao Hải Vương chưa từng được quan sát trên Sao Thiên Vương trước năm 2006, khi Vết tối đầu tiên được chụp ảnh và các nhà khoa học đặt tên nó là Vết Tối Sao Thiên Vương. Người ta nghĩ rằng Sao Thiên Vương trở lên giống với Sao Hải Vương trong thời gian nó ở điểm phân.
Việc theo dõi một số lớn các đám mây cho phép các nhà thiên văn xác định được tốc độ gió trên tầng đối lưu của Sao Thiên Vương. Tại xích đạo gió thổi theo hướng nghịch, có nghĩa là nó thổi ngược hướng với hướng tự quay của hành tinh. Tốc độ gió ở đây trong khoảng −100 đến −50 m/s. Tốc độ gió tăng lên theo khoảng cách đến xích đạo (tính theo giá trị âm), đạt giá trị bằng 0 tại vĩ độ ±20°, nơi có nhiệt độ cực tiểu của tầng đối lưu. Gần hơn về phía hai cực, gió đổi hướng và thổi theo hướng thuận chiều với chiều tự quay hành tinh. Tốc độ gió tiếp tục tăng và đạt cực đại tại vĩ độ ±60° trước khi giảm trở lại giá trị 0 tại hai cực. Tốc độ gió tại vĩ độ −40° biến đổi từ 150 tới 200 m/s. Do vòng khí quyển (collar) che khuất mọi đám mây bên dưới nó và song song với nó, tốc độ gió trong tầng đối lưu thuộc vĩ độ giữa vòng sáng và cực nam không thể đo được. Ngược lại, trong bán cầu bắc tốc độ gió cực đại cao tới 240 m/s ở vĩ độ gần +50 độ.