Ο Ήλιος, όπως και οι περισσότεροι ουράνιοι σχηματισμοί στο Σύμπαν, περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Όμως σε αντίθεση με τη Γη, η οποία ολοκληρώνει μία πλήρη περιστροφή σε περίπου 24 ώρες, ο χρόνος που χρειάζεται ο Ήλιος για να «γυρίσει» μία φορά δεν είναι σταθερός και εξαρτάται από το πού και πώς γίνεται η μέτρηση.
Η πρώτη συστηματική προσπάθεια κατανόησης της ηλιακής περιστροφής έγινε στις αρχές του 17ου αιώνα από τον Γαλιλαίο. Παρατηρώντας τις ηλιακές κηλίδες μέσω τηλεσκοπίου, διαπίστωσε ότι κινούνται στην επιφάνεια του Ήλιου, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι το άστρο μας περιστρέφεται. Με βάση την ταχύτητα αυτής της κίνησης, υπολόγισε ότι μία πλήρης περιστροφή διαρκεί περίπου 28 ημέρες.
Τον 19ο αιώνα, ο Βρετανός αστρονόμος Ρίτσαρντ Κάρινγκτον επανέλαβε τις μετρήσεις με πιο εξελιγμένα όργανα, εστιάζοντας σε περιοχές όπου εμφανίζονται συχνότερα ηλιακές κηλίδες, περίπου στις 30 μοίρες ηλιακού γεωγραφικού πλάτους. Σύμφωνα με τα δεδομένα του, ο Ήλιος ολοκληρώνει μια περιστροφή σε περίπου 27,3 ημέρες, χρόνος που καθιερώθηκε ως «περίοδος Carrington» και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα ως σημείο αναφοράς.
Ωστόσο, αυτές οι μετρήσεις βασίζονται στην παρατήρηση από τη Γη. Επειδή ο πλανήτης μας κινείται γύρω από τον Ήλιο προς την ίδια κατεύθυνση που περιστρέφεται και ο ίδιος, ο παρατηρούμενος χρόνος περιστροφής εμφανίζεται ελαφρώς μεγαλύτερος. Όταν η κίνηση της Γης αφαιρεθεί από τον υπολογισμό και η περιστροφή μετρηθεί σε σχέση με τα μακρινά άστρα, η λεγόμενη πλευρική περίοδος, ο Ήλιος χρειάζεται περίπου 25,4 ημέρες για να περιστραφεί στο γεωγραφικό πλάτος που παρατηρούσε ο Κάρινγκτον.
Οι επιστήμονες σήμερα θεωρούν ότι η πλευρική περίοδος αποτελεί τη φυσικά ακριβέστερη μέτρηση της ηλιακής περιστροφής. Όμως ούτε αυτή αποτυπώνει πλήρως την εικόνα.
Σε αντίθεση με τη Γη, ο Ήλιος δεν είναι στερεός, αλλά μια τεράστια μάζα θερμού αερίου. Αυτό σημαίνει ότι δεν περιστρέφεται ως ενιαίο σώμα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται «διαφορική περιστροφή»: διαφορετικές περιοχές του Ήλιου κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες. Στον ισημερινό, ο Ήλιος περιστρέφεται ταχύτερα, ολοκληρώνοντας μία περιστροφή σε περίπου 24,5 ημέρες, ενώ κοντά στους πόλους μπορεί να χρειαστεί 34 ημέρες ή και περισσότερο.
Η διαφοροποίηση αυτή δεν περιορίζεται μόνο στην επιφάνεια. Με τη βοήθεια σύγχρονων μεθόδων, όπως η ηλιοσεισμολογία, η μελέτη ηχητικών κυμάτων που διαδίδονται στο εσωτερικό του Ήλιου, και οι μετρήσεις Doppler, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι και το βάθος παίζει ρόλο.
Στη ζώνη μεταφοράς, κάτω από την επιφάνεια, ο ρυθμός περιστροφής μεταβάλλεται, ενώ βαθύτερα, στη λεγόμενη ακτινοβολούσα ζώνη, ο Ήλιος φαίνεται να περιστρέφεται σχεδόν σαν στερεό σώμα, με περίοδο περίπου 26,6 ημερών.
Το μεγάλο ερώτημα που παραμένει ανοιχτό αφορά τον πυρήνα του Ήλιου. Οι διαθέσιμες μετρήσεις δεν επαρκούν ακόμη για να προσδιοριστεί με ακρίβεια πόσο γρήγορα περιστρέφεται το κεντρικό του τμήμα.
Όπως σημειώνουν οι επιστήμονες, η πλήρης κατανόηση της ηλιακής περιστροφής δεν είναι απλώς ζήτημα περιέργειας. Αποτελεί βασικό κλειδί για την κατανόηση της ηλιακής δραστηριότητας, των εκλάμψεων και, τελικά, της επίδρασης του Ήλιου στη Γη και στο διαστημικό περιβάλλον.