QUANG CẦU
Khí quyển Mặt Trời bắt đầu ở độ sâu 200 - 300 km kể từ mép nhìn thấy được trên đĩa Mặt Trời. Những lớp sâu nhất này của khí quyển có tên gọi là quang cầu hoặc quang quyển (photosphere). Vì độ dày của nó không lớn hơn một phần ba trăm nghìn bán kính Mặt Trời, nên đôi khi quang cầu còn được gọi một cách ước định là bề mặt Mặt Trời.
Mật độ của các khí trong quang cầu cũng tương tự như ở tầng bình lưu Trái Đất, và loãng hơn hàng trăm lần so với ở bề mặt Trái Đất. Nhiệt độ quang cầu giảm dần từ 8000 K ở độ sâu 300 km xuống còn 4000 K ở những tầng ngoài nhất. Nhiệt độ của lớp giữa, mà chúng ta nhận được bức xạ là vào khoảng 6000K.
Trong điều kiện như thế, hầu như tất cả các phần tử khí phân rã thành những nguyên tử riêng biệt. Chỉ những lớp ngoài cùng nhất (cao nhất) của quang cầu là còn bảo toàn được một số lượng tương đối ít những phân tử đơn giản nhất và những gốc dạng H2, OH, CH.
Đóng vai trò đặc biệt trong khí quyển Mặt Trời là ion hyđrô âm không gặp trong môi trường tự nhiên trên Trái Đất, gồm một prôton với hai êlectrôn. Sự kết hợp khác lạ này xuất hiện ở lớp mỏng bên ngoài, lớp "lạnh" nhất của quang cầu, khi có những êlectron tự do điện tích âm "bám dính" vào những nguyên tử hyđrô trung hoà. Những êlectron tự do điện tích âm này là có những nguyên tử bị ion hoá dễ dàng của canxi, natri, magiê, sắt và những kim loại khác cung cấp. Sau khi xuất hiện những ion hyđrô âm bức xạ phần lớn ánh sáng thấy được. Chính ánh sáng này bị các ion hấp thụ ngấu nghiến do vậy tầng khí quyển càng vào sâu càng kém độ trong suốt. Bởi thế, mép viền thấy được của Mặt Trời ta có cảm giác rất sắc nét.
.
Hầu như toàn bộ những hiểu biết của chúng ta về Mặt Trời đều dựa trên sự nghiên cứu quang phổ của Mặt Trời, một dải nhỏ hẹp nhiều màu, có cùng bản chất như của cầu vồng. Lần đầu tiên, sau khi đặt một lăng kính trên đường ánh sáng Mặt Trời đi qua, Niutơn đã có được một dải như thế, và ông thốt lên: "spectrum!" (tiếng La tinh, nghĩa là "bóng ma", "ảo ảnh") để rồi từ ngữ này có nghĩa là "phổ" trong tiếng Anh và lan sang các tiếng khác với cách viết tương tự (chẳng hạn spectre trong tiếng Pháp).
Sau này trong quang phổ Mặt Trời người ta nhận ra có những vạch tối và cho rằng đó chính là đường ranh giới giữa các mầu. Năm 1815 lôdep Phraunhôphơ, nhà vật lý
người Đức lần đầu tiên đã mô tả tỉ mỉ những vạch như thế trong quang phổ Mặt Trời, và từ đó người ta gọi những vạch đó bằng tên ông. Hoá ra là các vạch Phraunhôphơ tương ứng với những vùng hẹp của quang phổ bị hấp thụ mạnh bởi nguyên tử của những chất khác nhau (xem mục "Phân tích ánh sáng nhìn thấy được").
Qua kính thiên văn với độ phóng đại lớn có thể quan sát những chi tiết tinh tế của quang cầu: toàn bộ quang cầu như thể rắc đầy những hạt sáng li ti, chính là những hạt có ranh giới được phân chia bởi những vệt đương hẹp và tối. Sự tạo hạt là kết quả hoà trộn của những luồng khí nóng hơn nổi lên và nguội lạnh hơn hạ xuống. Chênh lệch về nhiệt độ giữa các luồng khí ở lớp ngoài là khá lớn (200 - 300 K) nhưng ở sâu hơn trong vùng đối lưu sự chênh lệch nhiệt độ còn lớn hơn, và sự hoà trộn diễn ra càng mạnh mẽ hơn nhiều. Sự đối lưu ở những lớp ngoài của Mặt Trời giữ một vai trò lớn: nó xác định cấu trúc chung của khí quyển. Xét cho cùng, chính sự đối lưu do tương tác phức tạp với từ trường của Mặt Trời là nguyên nhân của mọi biểu hiện muôn hình muôn vẻ tính hoạt động của Mặt Trời.
Từ trường tham gia vào mọi quá trình trên Mặt Trời. Đôi khi ở một vùng nhỏ trong khí quyển Mặt Trời xuất hiện những từ trường tập trung mạnh hơn vài nghìn lần so với trên Trái Đất. Plasma đã bị ion hóa là một vật dẫn tốt nó không thể dịch chuyển cắt ngang qua các đường cảm ứng từ của một trường từ mạnh. Bởi vậy ở những chỗ như thế sự hoà trộn và sự đi lên của các khí nóng bị hãm lại và hình thành một vùng tối, tức là vết tối trên Mặt Trời. Trên nền quang cầu chói loà, vết tối có vẻ như có màu đen đặc, mặc dầu thực ra độ sáng của nó chỉ giảm đi khỏang 10 lần.
Kích thước và hình dạng các vết tối thay đổi mạnh theo thời gian. Sau khi xuất hiện dưới dạng một điểm lờ mờ, như nốt rỗ, vết tối dần dần tăng kích thước của mình tới vài chục nghìn kilômét. Những vết tối lớn, thông thường gồm phần tối đen (nhân) và vùng kém tối hơn tức phần mờ tối.
Phần mờ tối này tạo cho vết tối một vẻ như hình con lốc xoáy. Viền quanh các vết tối là những vùng sáng hơn của quang cầu, gọi là các đóm sáng hay vùng đốm sáng.
Quang cầu chuyển dịch dần dần thành những lớp ngoài loãng hơn của khí quyển Mặt Trời là sắc cầu và nhật hoa.
