السرعة ليست ثابتة عبر الشمس، بل تتغير حسب خطوط العرض والعمق، إذ تدور الشمس أسرع عند خط الاستواء (كل 24.5 يوما) وأبطأ عند القطبين (حوالي 34 يوما). هذا التفاوت يُعرف بالدوران التفاضلي، وهو ممكن لأن الشمس غازية وليست صلبة، بعكس الأرض التي تدور على شكل كتلة واحدة.

ومن الطبقات العميقة نجد أن المنطقة الإشعاعية تدور على شكل كتلة صلبة بسرعة حوالي 26.6 يوما، بينما لا تزال سرعة القلب الداخلي للشمس غير معروفة بدقة.

وابتداء من السبعينيات من القرن الماضي، أخذ العلماء يستخدمون طرقا غير بصرية مثل "علم الزلازل الشمسية" وقياس انزياح دوبلر لضوء الشمس، ما سمح بتحديد دوران الغلاف الشمسي وسرعة حركة البقع الشمسية بدقة أكبر، وكشف عن اختلافات دقيقة بين الطبقات العلوية والسفلية للشمس.