В 1769 году, во время солнечного цикла 2, шотландский астроном Александр Уилсон, работавший в обсерватории Макфарлейн, заметил, что форма солнечных пятен заметно сплющился, когда они приблизились к конечности Солнца из-за вращения Солнца. Эти наблюдения показали, что солнечные пятна были особенностями на поверхности Солнца, в отличие от малых планет или объектов над ней. Более того, он наблюдал то, что сейчас называется эффектом Вильсона : полутень и тень меняются в соответствии с ожидаемыми эффектами перспективы, если тени пятен находятся в на самом деле небольшие углубления на поверхности фотосферы . Величину депрессии трудно определить, но она может достигать 1000 км.
В то время как интерпретация эффекта Вильсона как поверхностной депрессии широко распространена, Брэй и Лафхед (1965) утверждали, что «истинное объяснение эффекта Вильсона заключается в более высокой прозрачности материала пятна по сравнению с фотосферой». Они развивают эту идею на страницах с 93 по 99 своей книги. Похожую интерпретацию высказал Ч. Тонг в 2005 году.
Солнечные пятна возникают в результате блокировки конвективного переноса тепла интенсивными магнитными полями. Солнечные пятна холоднее, чем остальная часть фотосферы, с эффективной температурой около 4000 ° C (около 7000 ° F). Возникновение солнечных пятен следует за приблизительно 11-летним периодом, известным как солнечный цикл, обнаруженный Генрихом Швабе в 19 веке.