Фізичні процеси, що відбуваються у надрах Сонця, його атмосфері й короні, характеризуються наявністю таких структурних утворень як сонячні плями, протуберанці, аркади петель, сонячні спікули, магнітні силові трубки, що викидаються з хромосфери в корону, викиди корональної маси, диференційне обертання Сонця, меридіональна циркуляція і великомасштабні течії.
У відділі була створена математична модель коронального викиду маси (КВМ) на основі магнітно-вихрового кільця. Побудована модель дозволила пояснити такі явища як розширення КВМ і той факт, що він має власну швидкість, котра може перевищити швидкість сонячного вітру. Ця модель зараз ускладнюється, враховується неоднорідність плазми всередині і зовні кільця.
У відділі побудована математична модель спікули, за допомогою якої показано, що великі висоти, на які піднімаються спікули, пояснюються резонансними ефектами. Обгрунтована гіпотеза про генерацію глобальної полоїдальної течії на Сонці внаслідок втрати стійкості його диференційного обертання.
Сонячні магнітні трубки. Досліджено проблему генерації МГД збурень в сонячних магнітних трубках. Визначено умови розповсюдження вказаних крупномасштабних хвильових мод, які визначають динаміку сонячних магнітних трубок. Проведено детальний аналіз нестисливих мод для сонячних плазмових трубок з однорідно закрученими течією плазми і магнітним полем. Показано, що в цих умовах реалізуються нові, раніше не досліджувані, швидкісні МГД моди. Ці моди існують тільки за наявності вертикальної і азимутальної течій плазми. Спільно з колегами з Університету м. Шеффілд (Великобританія) проведено верифікацію розроблених моделей поширення хвиль в сонячних магнітних трубках за даними телескопа SOT на борту японського космічного апарата Hinode.
Глобальні течії на Сонці. Створено математичну модель торсійних коливань і просторово-часових варіацій полоїдальної течії на Сонці. Досліджено вплив обмеженої зони нестійкості диференціального обертання Сонця на формування глобальних течій. Показано, що глобальні течії формуються не тільки там, де первинне диференціальне обертання втрачає стійкість, але і в прилеглих до цих місць об’ємах, де широтна течія є стійкою за критерієм Релея. Сформульовано необхідну умову виникнення глобальних течій поза зоною нестійкості.
Турбулентні процеси на Сонці. Запропоновано альтернативний механізм короткострокового прогнозу сонячних спалахів на основі аналізу сплесків короткохвильового випромінювання Сонця. Формування цього випромінювання пов’язане з розвитком дрібномасштабної насиченої турбулентності в сонячній хромосфері активних областей.