Les astronomes peuvent observer les étoiles depuis la Terre ou depuis l'espace. Sur Terre, ils peuvent disposer de grands observatoires tels que l'Observatoire Européen Austral (ESO, European Southern Observatory). (photo 1)

Chaque télescope est pourvu d'instruments de haute technologie. On parvient à obtenir grâce à ces techniques ce que l'on appelle des spectres. Les détecteurs les plus utilisés sont les caméras CCD qui permettent d'enregistrer à la fois les images et les spectres des étoiles ou des galaxies. Dans l'espace, des instruments tels que le télescope spatial Hubble (photo 2) ont permis aux astronomes de disposer d'images extrêmement détaillées. En effet, à l'altitude où se trouve Hubble, il n'y a plus d'atmosphère qui perturbe et dégrade les images, comme c'est le cas à la surface de la Terre. Beaucoup d'autres satellites ont été conçus pour des domaines de recherche spécialisés : Hipparcos, ISO, XMM,….De puissants ordinateurs permettent de traiter et d'analyser les flux de données fournies par ces satellites.

Pour mener à bien leurs recherches, les chercheurs en physique solaire de l'Observatoire effectuent des missions dans des observatoires dédiés à l'étude du Soleil (photo 3) où ils disposent d'instruments spécialisés (interféromètres) pour analyser le spectre solaire. Ces chercheurs développent et utilisent également des outils adaptés (lunettes équipées de polarisateurs) pour étudier la couronne solaire, qui n’est visible depuis la Terre que lors des éclipses solaires.

En dehors des éclipses solaires, la couronne peut être observée au moyen de télescopes spatiaux dédiés à l'étude du Soleil, comme SOHO (photo 4) et TRACE. La dispersion de la lumière solaire au moyen d'un prisme ou d'un instrument dispersif similaire produit le "spectre" du Soleil (photo 5). Ce spectre est important car il permet de connaître les conditions physiques régnant dans les couches extérieures de notre astre du jour (température, densité, composition chimique, ...). C'est la mesure des raies visibles dans le spectre solaire qui permet de déterminer la composition chimique du Soleil.

A partir des observations quotidiennes d'une quarantaine de stations, l'indice international des taches solaire (Sunspot Number) est calculé et diffusé tous les mois, ainsi que ses composantes par hémisphère solaire. Ces observations font apparaître très clairement le caractère cyclique de l'activité solaire. L’Observatoire propose en outre des prévisions à moyen terme de l'activité solaire.

Les chercheurs de l'Observatoire et de l'Institut d'Aéronomie Spatiale participent aussi à plusieurs projets de recherche ayant pour objet l'observation, l'analyse, la modélisation et enfin la prévision des phénomènes issus de l'activité du Soleil, dans le cadre d'une nouvelle discipline appelée Météorologie de l'Espace.

Les chercheurs de l'Institut d'Aéronomie Spatiale de Belgique étudient le vent solaire, ce qui leur permet d'en signaler les variations et de tirer des conclusions relatives à la stabilité de différentes structures présentes dans celui-ci et au transport d'énergie. Une bonne compréhension de ces phénomènes permet également d'expliquer ce qui se passe plus près de la Terre, dans la magnétosphère. Cette étude est en partie réalisée grâce à leur participation à la mission de la sonde Ulysses (photo 6), dont l'objet est essentiellement de mesurer les caractéristiques du vent solaire au-dessus des pôles du Soleil, aux quatre satellites de la mission Cluster-II et au satellite SOHO.