人类从19世纪开始对地球气候进行研究，使自己对气候变迁的认识摆脱了无知状态，为深入探索地球气候未来的变化趋势打下了基础。气候变迁问题是一个很复杂的问题，牵涉面很广。目前公认的引起气候变化的主要因素是太阳辐射、海陆分布、大气环流、火山活动和人类活动等。而大气环流的多年变化又与太阳活动有关。
太阳是一个灼热的气体球，表面温度为6000℃，中心温度大约有2000万℃。整个太阳表面就像一片翻腾不已的火海。在这火海里，常常出现巨大的风暴，由风暴卷起的涡旋就是太阳黑子。黑子其实并不黑，只是因为比周围温度低1000℃以上，显得暗了一些，看上去就像黑色斑点。黑子常成群结队而行，飞快地跳着圆舞，旋转速度可达2000米／秒以上，比12级台风还要快几十倍。有时，一群黑子的面积可以有几十个地球那么大。
1844年，德国年轻药剂师施瓦布在对太阳黑子连续观察17年后，首先宣布黑子增多和减少有明显的周期变化，这一过程平均为11年左右。这一重大发现，在1851年终于得到科学界承认。按国际规定，从1755年开始作为太阳活动的第一周，目前正处于第23个太阳活动周。在每个周期中，黑子极盛的年头，太阳表面不断涌现出成群结队的黑子群，这时称为“黑子极大”，也叫“太阳活动高峰年”；而在衰落期间，太阳表面又会几天乃至几十天连一颗黑子都不出现，这时叫“黑子极小”。
太阳黑子的多少，反映了太阳表面活动的强弱。当黑子增多时，常常伴随太阳耀斑出现。太阳耀斑是太阳大气中爆发性的能量释放过程。据推算，最大一次耀斑所释放的能量，相当于几百亿颗氢弹爆炸时的能量。在太阳活动高峰期，巨大的黑子群、猛烈爆发的大耀斑、奔腾起伏的日珥、明亮的光斑和谱斑等频频出现，把整个太阳表面简直变成了一座欢腾热闹的大舞台。而当太阳活动极小年来临时，黑子也随之销声匿迹，太阳表面一切又都复归平静。
1908年，美国天文学家黑尔探测出与黑子相伴随的强大磁场。黑尔根据黑子极性变化分析认为，黑子活动周期更确切地说应该是22年。这就是著名的黑尔磁周期。此外，有人根据200年以上的太阳黑子资料，分析出80～90年的周期，称之为世纪周期。
经过长期观察发现，太阳的一举一动都会对地球和人类产生不同程度的影响。我国气象学家对近500年旱涝史料与降水资料进行分析发现，长江、黄河和淮河流域旱涝有明显的11年周期。竺可桢于1925年研究黑子活动与我国降水的关系时指出：黑子多时，长江流域雨量也多；黑子少时，雨量也少。黄河流域正好相反。太阳活动存在更长周期的变化，它与气候的世纪变化有很好的对应关系。如17，19世纪是太阳黑子活动强度较弱的世纪，相对应的是我国寒冷期，太湖、鄱阳湖、洞庭湖及汉水、淮河结冰次数和我国热带地区降雪结霜年数明显增多；相反，16，18，20世纪是太阳黑子活动强度较大的世纪，相对应的是我国温暖期，上述地区结冰次数和降雪结霜的年数就大为减少。
20世纪70年代，美国科学家系统地研究了美国西部草原干旱发生的规律，发现每隔两个11年周期就有一次干旱发生的规律，并利用这个规律成功地预报了1976年的大旱；英国威尔士大学的两位太阳生物学家研究发现，全球性的“流感”大爆发与太阳活动周期有很好的对应关系，同样存在11年周期。每当太阳黑子活动最激烈的时候，总伴随有“流感”在全球蔓延。
太阳辐射是大气运动和洋流的原动力，太阳辐射发生变化，必然会引起气候变化。黑子与气候之间的关系是极为复杂的，人们至今还没有弄清楚。科学的任务就是探索未知世界，惟其困难才有更大的吸引力。通过长期观测与研究，人类终将揭开太阳黑子与地球气候变化之间的奥秘。