태양 빛은 매우 밝아서, 아침, 저녁으로 지평선에 걸린 태양을 제외하고는 맨눈으로 볼 수 없다. 그러나 필터를 이용하여 태양 표면을 관측하면 태양 표면에서 일어나는 여러 가지 현상이 관측되며, 이를 통하여 태양의 내부 구조를 추정할 수 있다.
태양의 표면
광구
하늘에 떠 잇는 구름의 경우에도 그 겉 부분만 볼 수 있는 것처럼, 기체로 이루어진 태양도 두께 약 400km의 표층 부분만을 볼 수 있는데, 이를 광구라고 한다. 광구면을 망원경으로 관찰하면 흑점, 쌀알 무늬 등이 관측된다.
흑점 스피큘 채층
흑점은 온도가 4000~5000K로 주변보다 낮기 때문에 어둡게 관측되며, 어둡게 보이는 암부와 덜 어둡게 보이는 반암부로 구별된다. 흑점의 모양은 일정하지 않고 보통 무리를 지어 나타나는데, 흑점수는 태양 활동의 지표가 되기 때문에 많은 관측이 이루어지고 있다.
광구면에는 쌀알을 뿌려 놓은 것과 같은 무늬가 보이는데, 이를 쌀알 무늬 라고 한다. 쌀알 무늬는 그 크기가 1000km 정도이고 밝은 부분은 뜨거운 물질이 상승하는 곳이며, 어두운 무늬는 식은 물질이 하강하는 곳으로 대류 운동이 일어나고 있음을 알 수 있다.
한편 광구의 위쪽으로는 태양 대기인 붉은색의 채층으로 이어지는데, 그 밝기가 약해 평상시에는 보이지 않지만 개기 일식 등으로 광구가 가려지면 볼 수 있다. 채층은 위로 올라갈수록 밀도가 희박해지며, 아래쪽의 온도는 4500K 정도이나, 위로 올라갈수록 온도가 급격히 상승하여 10 만 K정도에 이른다.
채층 중에 삐죽 솟아오른 톱날 모양의 구조가 보이는데, 이를 스피큘이라고 한다. 태양의 가장자리에는 다양한 형태의 불꽃 기둥이 나타나는데, 이를 홍염이라고 한다. 채층과 홍염의 온도는 약 10000K 정도로 광구보다 높다.
플레어
흑점의 주위에서는 태양면이 폭발 현상인 플레어가 관측되기도 한다. 개기 일식 때 채층 밖으로는 진줏빛의 코로나가 보이는데, 코로나의 온도는 수백만 도이다.
이와 같이 높은 온도를 유지하기 위해서는 많은 에너지가 공급되어야 하며, 이 에너지의 상당량은 자기장의 변화에 의해 생긴 전류로부터 공급된다고 추측하고 있다. 코로나는 밀도가 대단히 희박하여 갖고 있는 열에너지량은 태양보다 매우 적다.