Si bien las manchas solares fueron primero descubiertas por los chinos hace mas de dos mil años, estudiadas por Harriot y Galileo con los primeros telescopios en el siglo XVII, y monitoreadas por mas de trescientos años, muy poco se sabía de su naturaleza a mediados del siglo XIX. Era claro que existía alguna conexión entre las manchas solares y la actividad magnética de la Tierra: en 1851, poco después de que se estableciera que el número de manchas varía en un ciclo de once años, el escocés John Lamont descubrió que el campo magnético de la Tierra varía con la misma periodicidad. Por esa época se notó también que las auroras boreales aparecen cuando el Sol muestra un mayor número de manchas. Sin embargo, la explicación acerca del origen y naturaleza de estas manchas no llegó sino hasta los albores del siglo XX. En 1896, el noruego Olaf Kristian Birkeland formuló la idea de que los eventos de mayor actividad magnética en la Tierra se debían al arribo de partículas cargadas provenientes del Sol. Estas partículas al ser guiadas por el campo magnético de la Tierra a los polos, producen las auroras boreales que se dan muy al Norte (y las auroras australes muy al Sur), siendo estos espectaculares fenómenos desconocidos en países como México.
Fue George Ellery Hale, mejor conocido por su labor como promotor de los grandes telescopios de la primera mitad de este siglo, quién estableció alrededor de 1912 que las manchas solares son regiones con un campo magnético unas mil veces mas intenso que en el disco solar. Hale midió por primera vez el "efecto Zeeman", una alteración en el especto de un fuente de luz (en este caso el Sol) que se da en presencia de fuertes campos magnéticos. Hale descubrió también que las manchas son como pequeños imanes, con una orientación común, pero que varía de un ciclo solar al siguiente. De hecho, el campo magnético del Sol en conjunto cambia de orientación de un ciclo al siguiente. Es como si las brújulas apuntaran once años al polo Norte y los siguientes once al polo Sur.
Una mancha solar puede medir dos o tres veces mas que la Tierra. Se ven oscuras por un efecto de contraste, ya que son mas frías que el disco solar: mientras que el disco del Sol se halla a una temperatura de 5800 grados, la temperatura en una mancha es de unos 3900 grados. A pesar de ser mas frías, las manchas almacenan una gran cantidad de energía en su campo magnético. En períodos de alta actividad solar, llamados "máximos solares" esta energía da lugar a enormes ráfagas de gas incandescente de hasta 100,000 kilómetros de longitud. En cuestión de unas cuantas horas, o incluso de minutos, una ráfaga puede liberar una energía equivalente a mil millones de bombas de hidrógeno. las ráfagas mas intensas producen una gran cantidad de partículas de alta energía que al llegar a nuestro planeta, una media hora después de producirse la ráfaga, causan serios problemas a las radio comunicaciones terrestres. En marzo de 1989 una ráfaga particularmente intensa daño buena parte de la red eléctrica del Norte de Canadá, además de producir intensas y hermosas auroras que alcanzaron a ser vistas hasta Texas. Otro fenómeno relacionado con la actividad solar son prominencias, espectaculares arcos de gas que algunas veces son claramente distinguibles en imágenes completas del Sol y llegan a perdurar varias semanas. Finalmente, imágenes de eclipses solares tomadas a lo largo de mas de un siglo mostraron que la corona de Sol sigue los mismos ciclos de actividad, siendo mas extendida y compleja en períodos de mayor actividad de manchas, ráfagas y prominencias.
Que tanto, y como, afectan las manchas solares el clima terrestre es una pregunta que los científicos estudian hoy en día. En 1980, año del penúltimo máximo de actividad solar, fue lanzado el satélite Solar Maximum Mission (SMM). Entre 1985 y 1986, cuando la actividad pasó a ser mínima, el SMM mostró que la luminosidad del Sol había disminuido ligeramente, tan solo 0.1%. A los pocos meses empezó a aumentar marcadamente el número de manchas y la actividad solar, a una tasa mayor que en cualquier ciclo solar de este siglo. De hecho el máximo solar ocurrido en 1991 fue uno de los mas intensos registrados. Paradójicamente, la misión SMM tuvo un final prematuro a causa de la actividad solar. Resulta que en períodos de mayor actividad solar la atmósfera terrestre se expande, lo cual afecta a satélites de órbita baja, como era el caso de SMM. En agosto de 1989, SMM empezó a ser frenado por la atmósfera terrestre y en diciembre la penetró, quedando destruido en una bola de fuego como le sucede frecuentemente a pequeños meteoritos.
Tal vez la aportación mas significativa del Solar Maximum Mission haya sido el mostrarnos que el grado de actividad solar si puede tener repercusiones en la energía que recibimos de él y por tanto en el clima terrestre. En la era del efecto invernadero debemos cuidar también las manchas y ráfagas del Sol, que pueden significar la diferencia entre un planeta sobrecalentado o una mini-era glacial, como la que se dió en el siglo XVII, cuando las manchas del Sol prácticamente desaparecieron.