Obwohl die Sonne im Allgemeinen ein ziemlich stabiler Gasball ist, erlebt ihre Atmosphäre ständig lokale heftige Aktivitäten. Von der Erde aus sehen wir auf der hellen Sonne gelegentlich „Schatten“, und die sonst makellose Sonnenscheibe wird von kleinen dunklen „Flecken“ überzogen. Die Atmosphäre der Sonne ist in drei Schichten unterteilt: Photosphäre, Chromosphäre und Korona. Was wir von der Erde aus direkt sehen, ist die unterste Schicht, die Photosphäre. Die Chromosphäre und die Korona können nur während einer totalen Sonnenfinsternis mit bloßem Auge beobachtet werden. Die Sonnenscheibe, die wir normalerweise sehen, ist die Photosphäre. Die Temperatur der Photosphäre beträgt etwa 5.800 Kelvin, und ihre durchschnittliche Dichte ist nur ein Milliardstel der von Wasser. Aufgrund ihrer Dicke von 500 Kilometern ist sie jedoch undurchsichtig. Die Photosphäre scheint glatt, ist aber in Wirklichkeit ein kochendes Feuermeer. In der Photosphäre gibt es heftige Aktivitäten, und mit einem Teleskop können wir auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl von kleinen, wie Reis ähnlichen Strukturen sehen, die Granulen genannt werden. Sie rollen auf und ab wie eine kochende Suppe, obwohl sie tatsächlich das Ergebnis von starker Konvektion des Gases unter der Photosphäre sind. Die Granulen sind 300-400 Kelvin wärmer als ihre Umgebung und erscheinen daher heller als der Hintergrund. Ein einzelnes Granul hat einen Durchmesser von etwa 1.000 Kilometern, ist jedoch sehr instabil und hat eine durchschnittliche Lebensdauer von 5-10 Minuten. Eine weitere berühmte Aktivität auf der Oberfläche der Photosphäre sind Sonnenflecken. Sie sind riesige Wirbel aus Gas in der Photosphäre und haben meist eine elliptische Form. Tatsächlich sind Sonnenflecken nicht dunkel, sondern ihre Mitte ist mehr als 1.000 Kelvin kälter als die umgebende Photosphäre. Aufgrund des Kontrastes zum hellen Hintergrund erscheinen sie dunkel, während ihre Temperatur tatsächlich über 4.000 Kelvin liegt. Wenn ein Sonnenfleck isoliert werden könnte, würde sein Glanz dem eines Vollmonds entsprechen.
Die unmittelbar über der Photosphäre liegende Atmosphärenschicht wird Chromosphäre genannt und ist normalerweise schwer zu beobachten. Während einer totalen Sonnenfinsternis, wenn der Mond den hellen Glanz der Photosphäre für einen Moment verdeckt, können wir einen rosafarbenen, prächtigen Glanz am Rand der Sonnenscheibe beobachten, nämlich die Chromosphäre. Die Chromosphäre ist etwa 2.000 Kilometer dick und ihre Materie hat eine viel geringere Dichte und einen viel geringeren Druck als die Photosphäre. Auf der Chromosphäre treten häufig Flares auf, eine weitere komplexe und heftige Aktivität in der Sonnenatmosphäre, die sich als plötzlich auftretende, sich schnell entwickelnde lokale helle Flecken manifestiert. Flares setzen innerhalb von wenigen Minuten bis zu einigen Dutzend Minuten so viel Energie frei, wie die Sonne in einer Sekunde erzeugt. Flares können Sonnenstürme auslösen, bei denen hochenergetische geladene Teilchen (insgesamt bis zu einer Milliarde Tonnen) mit Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Sekunde durch den interplanetaren Raum rasen. Wenn ein Sonnensturm zufällig in Richtung Erde gerichtet ist, kann er die Umgebung der Erde stark beeinflussen. Auf der Chromosphäre können wir auch viele aufsteigende Flammen beobachten, die sogenannten „Prominenzen“. Prominenzen sind schnell veränderliche Aktivitätsphänomene auf der Chromosphäre, und ein vollständiger Prominenzprozess dauert in der Regel mehrere Dutzend Minuten. Gleichzeitig können Prominenzen sehr unterschiedliche Formen annehmen, wie Wolken, Rauch, Wasserfälle, Brücken oder Grasbüschel, um nur einige zu nennen. Am spektakulärsten sind die ausbrechenden Prominenzen. Ursprünglich ruhige oder aktive Prominenzen können plötzlich „in Wut geraten“ und Gaspartikel mit großer Geschwindigkeit nach oben schleudern. Manchmal kehren die ausgestoßenen Materialien zur Sonnenoberfläche zurück und bilden einen ringförmigen Ring, den sogenannten ringförmigen Prominenz.
Während der kurzen Momente einer totalen Sonnenfinsternis können wir neben der schönen Sonnenkorona auch einen großen weiß-blauen, weichen und schönen Halos um die Sonne beobachten, nämlich die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre – die Korona. Die Form der Korona hängt von der Sonnenaktivität ab, und die Korona expandiert auch nach außen und lässt heiße, elektrisch geladene Gasteilchen kontinuierlich von der Sonne in den interplanetaren Raum strömen, was zum Sonnenwind führt.