Особую роль в солнечной атмосфере играет не встречающийся в земной природе
отрицательный ион водорода, который представляет собой протон с двумя
электронами. Это необычное соединение возникает в тонком внешнем, наиболее
«холодном» слое фотосферы при «налипании» на нейтральные атомы водорода
отрицательно заряженных свободных электронов, которые поставляются легко
ионизируемыми атомами кальция, натрия, магния, железа и других металлов. При
возникновении отрицательные ионы водорода излучают большую часть видимого
света. Этот же свет ионы жадно поглощают, из-за чего непрозрачность атмосферы
с глубиной быстро растет. Поэтому видимый край Солнца и кажется нам очень
резким.
Почти все наши знания о Солнце основаны на излучении его спектра.
В телескоп с большим увеличением можно наблюдать тонкие детали фотосферы: вся
она кажется усыпанной мелкими яркими зернышками – гранулами, разделенными
сетью узких темных дорожек. Грануляция является результатом перемешивания
всплывающих более теплых потоков газа и опускающихся более холодных. Разность
температур между ними в наружных слоях значительно невелика (200-300 К), но
глубже, в конвективной зоне, она больше, и перемешивание происходит
значительно интенсивнее. Конвекция во внешних слоях Солнца играет огромную
роль, определяя общую структуру атмосферы. В конечном счете именно конвекция
в результате сложного взаимодействия с солнечными магнитными полями является
причиной всех многообразных проявлений солнечной активности.
Магнитные поля участвую во всех процессах на Солнце. Временами в небольшой
области солнечной атмосферы возникают концентрированные магнитные поля, в
несколько тысяч раз более сильные чем на Земле. Ионизированная плазма –
хороший проводник, она не может перемещаться поперек линий магнитной индукции
сильного магнитного поля. Поэтому в таких местах перемешивание и подъем
горячих газов с низу тормозится, и возникает темная область – солнечное
пятно. На фоне ослепительной фотосферы оно кажется совсем черным, хотя в
действительности яркость его слабее раз в десять.
С течением времени величина и форма пятен сильно меняются. Возникнув в виде
едва заметной точки – поры, пятно постепенно увеличивает свои размеры до
десятков тысяч километров. Крупные пятна, как правило, состоят из темной
части ( ядра) и менее темной – полутени, структура которой придает пятну вид
вихря. Пятна бывают окружены более яркими участками фотосферы, называемыми
факелами или факельными полями.
Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной
атмосферы – хромосферу и корону.