La cromosfera es la capa de la atmósfera solar situada por encima de la fotosfera. Es muy tenue y de color rojizo cuando se hace visible, durante unos segundos, al principio y al final de un eclipse de Sol. Su aspecto no es homogéneo, está compuesta de estructuras heterogéneas, llamadas espículas, que ascienden y descienden simulando el aspecto de una pradera en llamas. Las espículas se presentan como cilindros casi verticales de gas cromosférico, de unos 700 km de diámetro y 7 000 km de altura, tienen una vida media de 5 a 15 minutos y puede haber medio millón en la superficie del Sol en un momento dado.

La temperatura de la atmósfera disminuye hacia fuera en la fotosfera, alcanza un valor mínimo (Figura 4-1-5) y después aumenta con la altura ya en la cromosfera y en la corona. Finalmente, vuelve a disminuir hacia el exterior en el espacio interplanetario. Actualmente, se sitúa la base de la cromosfera en el mínimo de temperatura (4200 K ), en tanto que el inicio de la corona se sitúa en el millón de grados. Entre esta última y la cromosfera se ubica una zona denominada región de transición caracterizada por un tamaño muy pequeño con un gran aumento de temperatura, su base sería el final de la cromosfera con 25 000 K y su frontera el principio de la corona con un millón de grados.

La cromosfera casi no emite radiación continua visible, pero puede observarse utilizando filtros que dejan pasar sólo la longitud de onda de líneas de absorción intensas como son la línea de hidrógeno Ha (6563 Å), en la región roja del espectro, esta radiación corresponde a una altura de alrededor de 1500 km por encima de la base de la fotosfera. Los filtros usuales para las cámaras fotográficas, por ejemplo, dejan pasar una banda de radiación de más de 100 angstroms de anchura, mientras que los necesarios para observar la radiación del hidrógeno en Ha deben dejar pasar del orden de medio angstrom, se denominan observaciones monocromáticas y se realizan con un espectroheliografo que lleva acoplado los filtros correspondientes.

Un descubrimiento importante realizado a partir del estudio de los espectroheliogramas es la existencia de una red de grandes células de materia llamada supergranulación. Estas células supergranulares con aspecto poligonal y de aproximadamente 30 000 km de diámetro, contienen cada una de ellas cientos de gránulos individuales. Se observa un movimiento horizontal del gas alejándose del centro de la célula hacia los bordes. Los bordes de la red de supergranulación, llamada la red cromosférica, son visibles en la línea de hidrógeno Ha y en las de calcio ionizado H (3968Å ) y K (3934 Å).

Las capas más elevadas de la cromosfera, que radian predominantemente en el ultravioleta, han de observarse fuera de la atmósfera terrestre. Gracias a los instrumentos astronómicos embarcados en satélites artificiales se han podido identificar líneas espectrales emitidas por la cromosfera y región de transición solares, y descubrir la existencia de estas zonas en otras estrellas.

La cromosfera es también visible cuando se producen eclipses. El espectro contiene líneas de emisión (brillantes) superpuestas a un espectro continuo. Se le conoce con el nombre de espectro relámpago, ya que sólo se observa durante unos segundos, al comienzo y final del eclipse.

Por encima de la cromosfera la temperatura sube muy rápidamente en sólo unos pocos cientos de kilómetros, alcanzando el millón de grados, esta zona recibe el nombre de región de transición que se puede observar a diferentes alturas en la región ultravioleta.