Các vết đen Mặt Trời

Khi quan sát Mặt Trời bằng các bộ lọc thích hợp, các đặc điểm dễ nhận ra ngay đó là các vết đen Mặt Trời, chúng là các khu vực bề mặt được xác định rõ ràng bởi vì chúng tối hơn các khu vực xung quanh do nhiệt độ của chúng thấp hơn. Các vết đen này là những vùng có hoạt động từ trường mạnh, ở đây sự đối lưu được điều khiển bởi các trường từ mạnh, nhằm giải phóng năng lượng từ bên trong Mặt Trời lên bề mặt của nó. Trường từ làm nóng phần lõi, tạo thành các vùng hoạt động đây chính là nguồn gây ra vết lóa Mặt Trời (solar flare) và phóng thích vật chất vành nhật hoa (CME). Các vết đen lớn nhất có thể vươn xa hàng chục ngàn km.[73]

Số lượng các vết đen có thể thấy được trên Mặt Trời thì không cố định, nhưng chúng thay đổi theo chù kỳ 11 năm hay còn gọi là chu kỳ Mặt Trời. Trong điều kiện bình thường, chỉ có vài vết đen có thể quan sát được, và hiếm khi quan sát được hết tất cả. Một số xuất hiện ở các vĩ độ lớn hơn. Khi diễn ra chu kỳ Mặt Trời, số lượng các vết đen tăng và chúng di chuyển gần hơn về phía xích đạo của Mặt Trời, hiện tượng này được miêu tả trong quy luật Spörer. Các vết đen luôn tồn tại thành cặp có cực từ đối nhau. Cực từ của vết đen xen kẽ mỗi chu kỳ Mặt Trời, vì thế nó sẽ là cực bắc từ trong một chu kỳ và sẽ là cực nam trong chu kỳ tiếp theo.[74]

Chu kỳ Mặt Trời có ảnh hưởng lớn đến thời tiết không gian, và cũng như khí hậu trên Trái Đất do độ sáng có mối quan hệ trực tiếp với hoạt động từ trường.[75] Cực tiểu hoạt động của Mặt Trời có xu hướng tương quan với nhiệt độ lạnh hơn, và lâu hơn so với các chu kỳ mặt trời trung bình có xu hướng tương quan đến nhiệt độ nóng hơn. Trong thế kỷ XVII, chu kỳ mặt trời dường như đã ngưng hoàn toàn trong vài thập kỷ; có rất ít vết đen được quan sát trong giai đoạn này. Cũng trong giai đoạn này, hay còn gọi là cực tiểu Maunder hay thời kỳ băng hà nhỏ, châu Âu đã trải qua thời kỳ nhiệt độ rất lạnh.[76] Hoạt động cực tiểu vào thời kỳ trước đây được phát hiện thông qua việc phân tích vòng sinh trưởng của cây đã sinh sống vào thời gian nhiệt độ toàn cầu thấp hơn nhiệt độ trung bình.[77]

Chu kỳ dài

Một giả thuyết gần đây nêu rằng từ trường không ổn định trong lõi của Mặt Trời tạo ra sự dao động với chu kỳ 41.000 hoặc 100.000 năm. Điều này có thể cung cấp các dữ kiện để giải thích về thời kỳ băng hà hơn là chu kỳ Milankovitch.[78][79]