Do obserwatora na Ziemi dochodzi promieniowanie wysyłane przez zewnętrzne warstwy gwiazdowe, noszące nazwę atmosfery gwiazdy. Wraz z głębokością warstwy gazowe atmosfery stają się coraz mniej przezroczyste, aż wreszcie w pewnej głębokości stają się one całkowicie nieprzezroczyste dla promieniowania wychodzącego z warstw głębiej położonych. Atmosfera gwiazdowa przechodzi tu stopniowo w niedostępne do bezpośrednich badań wnętrze gwiazdy. Gwiazdy możemy uważać w całości za kule gazowe. Nazwa "kula" nie oznacza bynajmniej, że gwiazdy mają zawsze postać geometrycznych kul. Mogą mieć one kształt elipsoidalny. Dla uproszczenia rozważań uznaje się gwiazdy jako kule gazowe. Wnętrze takiej kuli ma bardzo wysoka temperaturę i dlatego mogą zachodzić w niej reakcje termojądrowe, będące źródłem promieniowania gwiazd. Od wnętrza płynie ku warstwom zewnętrznym strumień energii, będący zasadniczym motorem zjawisk fizycznych zachodzących w atmosferze gwiazdy. Zewnętrzna warstwa gazów otaczających gwiazdę jest tak gorąca, że wygląda jak gotująca się w czajniku woda.
W centralnej części gwiazdy - jądrze - temperatura i ciśnienie są ogromnie wysokie. Jądra atomów wodoru zderzają się tam z taką siłą, że łączą się za sobą. W procesie tym, zwanym reakcją jądrową, powstaje ogromna ilość energii w postaci promieniowania. Dzięki reakcjom termojądrowym gwiazdy świecą.
Gwiazdy mają różne kolory. Gwiazdy gorące świecą światłem biało-niebieskim. Są to gwiazdy młode. Inne świecą światłem czerwonym. Gwiazdy czerwone są chłodniejsze od niebieskich zwykle starsze od nich. Gwiazdy żółte i pomarańczowe są gwiazdami w „średnim wieku”. Kolor gwiazdy zależy od jej temperatury, wielkości i od tego, jak szybko powstaje w niej energia.
Szybkość, z jaką gwiazda wysyła energię, nazywamy mocą promieniowania. Gwiazdy mają różne rozmiary i zawierają różne ilości gazu. Im bardziej masywna jest gwiazda, tym większa jest jej moc promieniowania. Obserwując gwiazdy widzimy, że każda z nich ma inną jasność. Obserwowaną jasność gwiazdy nazywamy jej wielkością gwiazdową. Zależy ona od mocy promieniowania gwiazd, ale też od odległości gwiazdy od nas. Ponieważ gwiazdy znajdują się w różnych odległościach od Ziemi, trudno jest porównać ich rzeczywistą jasność.
Uczeni obliczyli, jaka byłaby jasność każdej gwiazdy, gdyby wszystkie znajdowały się w tej samej odległości od nas. Tak obliczoną jasność nazwano jasnością absolutną albo absolutną wielkością gwiazdową. Oczywiście, jasność absolutna gwiazd bardzo odległych jest większa niż ich jasność obserwowana.
Gwiazdy rozpoczynają swoje życie jako chmury pyłu i gazu zwane mgławicami. W wirującej mgławicy założonej z pyłu i gazów może powstać skupienie materii zwane protogwiazdą. Siła grawitacji protogwiazdy przyciąga coraz więcej materii. Protogwiazda staje się coraz większa. Jednocześnie rośnie jej temperatura i jasność. Siła grawitacji powoduje przyciąganie coraz większej ilości materii jednocześnie coraz większe jej zagęszczenie. Jądro proto-gwiazdy ogrzewa się coraz bardziej i zaczyna świecić na czerwono. W końcu ciśnienie i temperatura w jej wnętrzu są tak duże, że zaczyna zachodzić reakcja termojądrowa i gwiazda zaczyna wysyłać energię w postaci światła.
Po upływie milionów, a nawet miliardów lat, gwiazda zaczyna „spalać” znajdujące się w niej cięższe gazy. Stopniowo gwiazda wysyła coraz mniej energii i zaczyna stygnąć Gwiazdy mniej masywne świecą dłużej niż bardziej masywne, ale jedne i drugie muszą w końcu umrzeć.
Niektóre z gwiazd są tak nietypowe, że „opierają się” temu procesowi. Są to tzw. nadolbrzymy-ogromne i bardzo jasne gwiazdy. Jedną z najbardziej znanych jest Betelgeuse, czerwony nadolbrzym znajdujący się w odległości około 520 lat świetlnych od Ziemi. Betelgeuse jest gwiazdą zimniejszą od innych, ale bardzo jasną, ponieważ jej powierzchnia jest tak duża, że gwiazda wysyła duże ilości energii. Niebieski nadolbrzym Rigel świeci tak jasno, że można go obserwować, gołym okiem, choć znajduje się w odległości 900 lat świetlnych.
We wnętrzu nadolbrzyma ciśnienie może scalić nawet ciężkie cząsteczki, tworząc żelazo. W tym momencie gwiazda zapada się w ciągu sekundy, a potem eksploduje przekształcając się w supernową. Supernowa może zapaść się w pulsar, gwiazdę neutronową, która pulsuje promieniowaniem jak latarnia morska obracając się ok. 30 razy na sekundę,
Większość gwiazd posiada takie rozmiary jak Słońce, tzn. średnicę 1,4 miliona km. Ale gwiazdy-olbrzymy, takie jak Aldebaran są 20 do 100 razy większe. Nadolbrzymy są ogromne. Antares jest 330 razy większy od Słońca, a w systemie podwójnych gwiazd Epsilon Auriga można spotkać gwiazdę o średnicy 3000 milionów km. Gdyby tę gwiazdę wyobrazić sobie jako piłkę futbolową, Słońce miałoby rozmiary ziarenka fasoli. Istnieją również maleńkie gwiazdy. Niektóre gwiazdy-karły są mniejsze od Ziemi. Gwiazdy neutronowe mogą liczyć tylko 15 km średnicy, a mimo to zawierać tyle masy, co Słońce. Są tak gęste, że łyżeczka od herbaty ich masy może ważyć kilka ton.
GWIAZDOZBIORY
Starożytni astronomowie zauważyli, że niektóre gwiazdy tworzą na niebie wzory i nadali każdemu układowi nazwę, taką jak Wielka Niedźwiedzica, Orion i Łowica. Obecnie astronomowie rozpoznają 88 gwiazdozbiorów. Nadają jaśniejszym gwiazdom w każdym z nich grecką literę, taką jak alfa lub beta. Tak więc najjaśniejszą gwiazdą w gwiazdozbiorze Centaura jest Alfa Centauri.