Théoriquement visible à l'œil nu, il faudra cependant attendre l'invention du télescope pour qu'elle puisse être découverte par hasard, le 13 mars 1781, par le musicien et astronome autodidacte William Herschel (1738-1822). Des jumelles permettent déjà de l'apercevoir sous la forme d'une petite tache d'aspect stellaire. À l'aide d'un puissant télescope d'amateur, elle sera vue comme un disque bleu-gris au bord indéfini et sans détails de surface. Cette impression sera confirmée par les missions Voyager. Herschel voulut d'abord appeler sa trouvaille, que d'autres avaient déjà observée en la prenant pour une simple étoile — comme Galilée (1564-1642), John Flamsteed (1646-1719) et Pierre Charles Lemonnier (1715-1799) — « planète de Georges », en l'honneur de son roi Georges III. Mais ce sera finalement Uranus, le père de Saturne dans la mythologie grecque, qui sera officiellement retenu. En 1787, il découvrit également ses deux plus gros satellites : Titania et Obéron, nommés d'après des personnages shakespeariens.

En effet, Uranus est plusieurs fois reportée sur des cartes célestes dessinées entre 1690 et 1780, ce qui s'avèrera très utile pour la détermination future de son orbite. Du 27 décembre 1768 au 23 janvier 1769, l'astronome français Pierre Charles Lemonnier a observé Uranus… 8 fois ! Il ne put se rendre compte du déplacement de la planète : Uranus était stationnaire à ce moment avec un mouvement apparent d'une seconde d'arc par jour.

Une planète qui roule… mais pas à la bonne place !

Malgré une physionomie paisible, la jeunesse de la planète semble avoir été plus turbulente. L'axe de rotation d'Uranus est incliné de 98°, il se trouve ainsi pratiquement aligné avec son plan orbital. Au cours d'une révolution, les deux pôles se trouvent alternativement exposés au Soleil. Cette particularité — unique dans notre Système solaire — résulterait d'une violente collision avec un autre corps au moment de sa formation. >Le champ magnétique de la planète est également incliné de 59° par rapport à l'axe de rotation et décentré. Bien que semblant confirmer l'exactitude de la loi de Titius-Bode, un désaccord entre les positions observées de la planète et celles prédites par la théorie de la gravitation d'Isaac Newton (1643-1727) sera mis en évidence, en 1821, par l'astronome Alexis Bouvard (1767-1843). Une manière simple d'expliquer cet écart était d'admettre l'existence, au-delà d'Uranus, d'une autre planète encore inconnue…

Les anneaux d'Uranus

Le 10 mars 1977, l'occultation de l'étoile SAO 158687 par Uranus permit de mettre en évidence la présence d'anneaux autour de la planète. William Herschel semble avoir soupçonné la présence d'au moins un anneau sur l'une de ses observations datée du 22 février 1789. Cette découverte sera confirmée par la sonde Voyager-2, en janvier 1986, tout en précisant la particularité de treize structures bien distinctes. Ces anneaux sont de faibles masses et constitués de particules peu réfléchissantes : de la glace d'eau mélangée à de la glace de méthane. Ce qui expliquerait que l'albédo ne soit que de 0,05, contre 0,6 pour les anneaux de Saturne. Lorsqu'ils sont vus par la tranche, ils deviennent presque inobservables. L'anneau le plus interne est le plus faible tandis que le plus externe de la planète est le plus lumineux. Ce dernier, noté ε, est confiné par deux petits satellites d'environ 40 km de diamètre : Cordélia et Ophélie.

Structure interne

L'atmosphère supérieure d'Uranus ➀ semble être sans perturbation notable, les couches les plus externes étant surtout composées de méthane qui masquent celles sous-jacentes. L'observation en infrarouge y a pourtant détecté des structures nuageuses qui tournent dans le sens opposé à la rotation de la planète au niveau de l'équateur, mais pas aux pôles. La vitesse des vents varie entre 90 et 900 km·h⁻¹ en fonction de la latitude. Immédiatement en-dessous, se trouve une épaisse couche gazeuse constituée d'un mélange d'hydrogène, d'hélium et de méthane ➁. Puis vient un manteau de glaces : ammoniac, eau et méthane ➂. La partie la plus interne voit la présence d'un noyau rocheux ➃ composé de fer, de nickel et de silicates. Les courants de convection à l'intérieur d'Uranus génèrent un champ magnétique qui a la particularité d'être déporté de 59° par rapport à l'axe de rotation. Le centre magnétique est également décalé en direction du pôle Nord.

• la distance est le ½ grand axe de l'orbite
• la densité est comparée à celle de la Terre (Terre = 1)