Lors des éclipses totales, elles se présentent comme de grands panaches rougeâtres en formes d'arcs ou de boucles, s'étendant dans l'espace  sur plusieurs dizaines, voire centaines, de milliers de kilomètres, à partir du disque solaire.

Si l'on s'en tient à leur seule morphologie, on est tenté de les ranger en deux groupes. Les unes sont adhérentes à la surface du Soleil et offrent l'image de fusées, d'arbres, de rochers. Les autres en semblent détachées et présentent des apparences nuageuses. Tantôt c'est une masse houleuse qui se soulève en flammes et langues aiguës, droites on ondulées, convergentes ou divergentes; tantôt ce sont des gerbes, des feux d'artifices, ou encore des panaches ou des tourbillons de fumée. 

La plupart des protubérances projettent, lors d'éruptions, d'immenses quantités de matière (éjections coronales) dans l'espace interplanétaire. Plus froides que les régions au-dessus desquelles elles s'élancent, elles apparaissent plus sombres, et se détachent sur le disque en prenant la forme de lignes allongées, larges de quelques milliers de kilomètres, appelées des filaments. Protubérances et filaments sont donc la même chose. 

Les protubérances quiescentes - Les protubérances sont généralement associées à des régions actives. Elles semblent trouver leur racine sur les mêmes lieux que les plages chromosphériques, elles-mêmes associées aux taches photosphériques. Elles sont connues sous le nom de filaments de plage. Mais il existe également des protubérances et qui peuvent persister durablement (plusieurs mois) au-dessus de régions calmes. On les désigne sous le nom de protubérances quiescentes. Apparemment indépendantes de l'activité solaire, les protubérances quiescentes conservent unlien avec cette activité, comme le montre leur propension à apparaître en grand nombre à l'approche du maximum du cycle des taches, le long de ceintures situées à des latitudes moyennes.

Les protubérances se prolongent par d'autres structures plus fines très chaudes, appelées des jets coronaux, donnant l'occasion, comme le montre l'image ci-dessous le spectacle d'une fontaine de feu. 

Arches coronales au-dessus d'une région active.
(Source :  Trace Project, NASA).

Comme les taches, du reste, les protubérances avaient été remarquées, à l'oeil nu, depuis longtemps, mais sans qu'on y attachât une bien grande importance. Ce fut à la suite de l'éclipse de 1842 qu'elles retinrent pour la première fois l'attention des astronomes. Les progrès de la photographie et de la spectroscopie permirent bientôt de les soumettre à une étude sérieuse.

Les astronomes ont ainsi pris conscience de leur gigantisme. Lockyer  et Respighi  en ont ainsi observé qui s'étendaient jusqu'à 300 000 km de la surface du Soleil, soit la moitié de son rayon. On a perçu la complexité des phénomènes dans lesquels elles s'inscrivent. Et l'on pourrait  faire remonter à une observation publiée en 1883 par Young, qui a vu un fragment se détacher et s'élever dans l'espace pendant douze minutes avec, une vitesse d'environ 200 km par seconde, la première éjection coronale répertoriée. Par la suite, Deslandres , Hale  et Janssen  en ont obtenu des épreuves, excellentes à tous points de vue, en même temps qu'on notait dans leur spectre environ trois cents raies. 

Comme les différentes structures situées au-dessus de la photosphère, les protubérances ne sont ordinairement observables que lors des éclipses totale. Diverses techniques ont cependant été mises au point pour pallier cet inconvénient, et l'on ne citera ici que la belle découverte de Janssen  et Lockyer, en 1868,  qui a permis de les observer en tout temps, grâce au spectroscope : en dirigeant la fente de cet instrument tangentiellement au contour du disque solaire, on voit, chaque fois qu'elle rencontre une protubérance, varier la longueur de la raie brillante de l'hydrogène, qui caractérise ces flammes, et on arrive, en suivant ces variations, à dessiner Ie contour du soleil tel qu'on le voit les jours d'éclipse totale.