La fotosfera è lo strato visibile di una stella, il più delle volte sollevato nelle discussioni sul Sole. Sebbene il Sole possa sembrare avere uno strato esterno solido, proprio come la Terra, in realtà è costituito da gas immensamente caldi e non ha una superficie solida. La fotosfera segna il confine dove la luce può penetrare nei gas, permettendogli di diventare meno opaco e, quindi, visibile. Ciò che una persona vede quando guarda il Sole è la fotosfera.
La densità dello strato atmosferico non è costante in tutti i luoghi in ogni momento, ma tende ad essere di circa 248.5-310.6 miglia (400-500 km) di spessore. La temperatura varia tra 5,000 e 6,000 gradi Kelvin, o circa 8,540-10,340 gradi Fahrenheit. È lo strato più basso dell’atmosfera del Sole, situato al di sotto della cromosfera molto più spessa e dell’enorme corona. Al di sotto della fotosfera si trovano le zone di convezione e radiazione del Sole, e al di sotto di esse, il potente nucleo.
Osservando la fotosfera da lontano, potrebbe sembrare un semplice disco giallo o arancione con alcune macchie scure, note come macchie solari. Da vicino, tuttavia, la fotosfera ha un aspetto strutturato spesso definito granulato. Sebbene non sia necessariamente bello da vedere, la trama ribollente della fotosfera è la prova di come funziona esattamente il sole: le bolle e le protuberanze sono segni del processo di convezione. La convezione sul sole funziona essenzialmente allo stesso modo di una pentola d’acqua bollente; i fotoni riscaldati salgono in superficie mentre quelli più freddi affondano, eccetto che invece di una superficie gorgogliante su una pentola di acqua bollente, la convezione del sole produce la granulazione nella fotosfera.
Le macchie solari, le macchie scure spesso viste nelle immagini del sole, sono zone dell’atmosfera dove è notevolmente più fresco, a volte di oltre 1,000 Kelvin (1340 F). Le macchie solari non sono caratteristiche costanti e tendono ad alzarsi e a scomparire nel giro di poche settimane. Nonostante le loro temperature relativamente fredde, questi punti hanno dimostrato di essere forze magnetiche eccezionalmente forti. Sebbene sembrino spesso minuscole, le macchie solari nella fotosfera hanno spesso decine di migliaia di miglia di diametro.
È interessante notare che l’osservazione della fotosfera ha portato alla scoperta di uno degli elementi più abbondanti nell’universo: l’elio. Sebbene sia dato credito in vari modi allo scienziato inglese Norman Lockyer e all’astronomo francese Pierre Jansen, entrambi hanno osservato peculiari linee spettrali gialle attorno al sole che non potevano essere replicate con elementi noti. La conferma dell’elio sulla Terra non avvenne fino a più di vent’anni dopo, rendendolo l’unico elemento scoperto extraterrestre prima di essere identificato sulla Terra.