La fotosfera es la capa visible de una estrella, que se menciona con mayor frecuencia en las discusiones sobre el Sol. Aunque el Sol puede parecer tener una capa exterior sólida, al igual que la Tierra, en realidad está formada por gases inmensamente calientes y no tiene una superficie sólida. La fotosfera marca el límite donde la luz puede penetrar los gases, lo que le permite volverse menos opaco y, por lo tanto, visible. Lo que una persona ve cuando mira al Sol es la fotosfera.
La densidad de la capa atmosférica no es constante en todos los lugares y en todo momento, pero tiende a tener un espesor de aproximadamente 248.5-310.6 millas (400-500 km). La temperatura varía entre 5,000 y 6,000 grados Kelvin, o alrededor de 8,540-10,340 grados Fahrenheit. Es la capa más baja de la atmósfera del Sol, ubicada debajo de la cromosfera mucho más gruesa y la enorme corona. Debajo de la fotosfera se encuentran las zonas de convección y radiación del Sol, y debajo de ellas, el poderoso núcleo.
Al mirar la fotosfera desde lejos, puede parecer un simple disco amarillo o naranja con algunas manchas oscuras, conocidas como manchas solares. Sin embargo, de cerca, la fotosfera tiene una apariencia texturizada que a menudo se denomina granulada. Si bien no es necesariamente bonito a la vista, la textura burbujeante de la fotosfera es una prueba de cómo funciona exactamente el sol: las burbujas y las protuberancias son signos del proceso de convección. La convección del sol funciona esencialmente de la misma manera que lo hace una olla de agua hirviendo; los fotones calentados suben a la superficie mientras que los más fríos se hunden, excepto que en lugar de una superficie burbujeante en una olla de agua hirviendo, la convección del sol produce la granulación en la fotosfera.
Las manchas solares, las manchas oscuras que a menudo se ven en las imágenes del sol, son parches de la atmósfera donde es notablemente más fría, a veces por más de 1,000 Kelvin (1340 F). Las manchas solares no son características constantes y tienden a subir y bajar en unas pocas semanas. A pesar de sus temperaturas relativamente frías, se ha demostrado que estos puntos son fuerzas magnéticas excepcionalmente fuertes. Aunque a menudo parecen diminutas, las manchas solares en la fotosfera suelen tener decenas de miles de kilómetros de diámetro.
Curiosamente, la observación de la fotosfera llevó al descubrimiento de uno de los elementos más abundantes del universo: el helio. Aunque el crédito se atribuye de diversas formas al científico inglés Norman Lockyer y al astrónomo francés Pierre Jansen, ambos observaron unas peculiares líneas espectrales amarillas alrededor del sol que no podían replicarse con elementos conocidos. La confirmación del helio en la Tierra no se produjo hasta más de veinte años después, lo que lo convierte en el único elemento descubierto extraterrestre antes de ser identificado en la Tierra.