所謂黑子就是太陽發光圓麵上做渦旋運動的灼熱氣體。由於它的溫度比太陽表麵其他部位要低1000~2000℃左右。因此，從地球上看去就顯示暗黑的斑點。我國是世界曆史上最早記載有太陽黑子變化的國家，從東漢元帝永光元年（前43年）起，即有記載，從公元以後直到明末共記載109次。極光的記錄最早始於漢成帝建始元年（前32年）。根據中國科學院自然科學研究室的統計，從漢成帝建始元年到清鹹豐三年（1853年），共計143次。
黑子
根據太陽黑子中鈹的同位素變化推測出最近幾個世紀太陽輻射的變化情況，太陽是地球最主要的外來能源，太陽活動不論長期或短期的變化，都能影響地球的氣候。
在地球古代時期，太陽輻射隻相當現在的70%，當時理論上地球不可能有液態水存在，但考古證明卻相反，在冥古宙和太古宙時期，是太陽年輕時期，這種現象可能是因為當時地球的大氣組成存在大量的溫室氣體，經過40億年後，太陽輻射增強，地球的大氣組成也變化了，主要是氧的成分迅速增加，不過如果太陽依照恒星的成長規律繼續變化，輻射還會逐漸增加，還會對地球氣候產生影響，太陽最終會形成紅巨星，然後成為白矮星死亡，當太陽變成紅巨星時，可能地球已經會被太陽吞噬而消亡。
但太陽短期的輻射變化，如11年一個周期的黑子活動變化，和更長一些的20多年輻射變化周期，也對地球氣候有影響，11年的周期變化會對平流層的氣溫產生約1.5℃的影響，使高緯度更冷，低緯度更熱。可能是由於赤道附近輻射增強，造成將平流層熱風向對流層驅逐，根據1900~1950年氣溫變化的觀察，也許這種變化是引發小冰河時期出現的原因。太陽輻射的變化，現在人類尚沒有完全研究明白，這種變化是隨著太陽的年齡也在變化，有的研究認為全球變暖和太陽的輻射變化也有關。
地球軌道變化
地球的軌道隻要有輕微的變化，就會影響到太陽輻射在地球表麵上的分布，雖然對地球的年平均接受輻射量影響不大，但對地區性和季節性的輻射量可能有很大影響，地球的軌道有3種變化：運行軌道的橢圓度、地軸傾角和地軸的進動。3種變化結合形成米蘭科維奇循環，是地球產生冰河時期和間冰時期的主要原因，也是造成撒哈拉沙漠變遷和地層變遷的主要原因。
火山活動
火山活動是由於地球的地殼和地幔之間新陳代謝運動造成的，火山噴發會向大氣噴出氣體和火山塵，也會形成溫泉。火山在曆史上每個世紀平均都會發生幾次噴發，都會影響幾年的氣候變化，火山塵會阻斷太陽輻射，造成氣溫下降。1991年的皮納圖博火山噴發，使得全球氣溫下降了大約0.5℃，1815年的坦博拉火山火山噴發，造成無夏之年。但相當大規模的火山噴發，每隔億年隻出現幾次，但可能造成全球變暖和大規模的物種滅絕。