天王星の大気
窒素に対する硫黄の存在量が多いということは、硫化水素アンモニウムの雲が形成される20から40バールの領域でアンモニアが枯渇していることを示唆する。これは、水の雲の水滴中または深部にある水とアンモニアのイオンの海でのアンモニアの分解によって説明できる。
上の2つの雲の層の正確な存在位置については、いくらか議論がある。上述の通り、メタンの雲はボイジャー2号によって1.2バールから1.3バールでの存在が直接検出された。この結果は後にボイジャー2号の画像の解析で裏付けられた。アンモニアまたは硫化水素の雲の上端は、可視光及び近赤外光の分光データにより、3バールであることが分かっている。しかし、最近の1から2.3μmの波長の分光データの分析では、メタンの雲の上端が2バール、より低い層の雲の上端が6バールであることが示された。この矛盾は、天王星の大気中でのメタンの吸収に関する新しいデータが得られるようになって解決された。2つの上層の雲の光学的深さは、緯度によって変化する。両方とも極では赤道に比べて薄くなるが、2007年にはメタンの雲の層の光学的深さは、南極のpolar collarが所在する南緯45度で極大となった。
対流圏は非常にダイナミックで、強い帯状風、明るいメタンの雲、暗い斑点、季節の変化等が見られる。
電離圏は、主に太陽の紫外線放射によって維持され、その密度は太陽変動に依存する。天王星のオーロラの活動は、木星や土星ほど活発ではなく、イオン化にはほとんど寄与しない。高い電子密度は、部分的には成層圏に炭化水素が少ないことも原因である。
電離圏や熱圏に関する情報源の1つは、地上からのプロトン化水素分子の中赤外線(3-4μm)の強い放射の観測である。合計の放射力は1-2×10Wとなり、近赤外線の水素四極子放射よりも1桁強い。プロトン化水素分子は、電離圏の主要な冷却剤の1つとしても機能する。
天王星の大気上層は、dayglowまたはelectroglowと呼ばれる遠紫外線(90-140nm)の放射源となっており、プロトン化水素分子の赤外線放射と同様に、ほとんどが惑星の太陽側の半球から放射されている。全ての木星型惑星の電離圏で生じるこの現象は、発見当時は謎であったが、現在は太陽放射または光電効果により励起された水素原子や水素分子からの紫外線蛍光と解釈されている。