黑子看上去的确是黑的，但它实际上并不黑，只是在耀眼的光球衬托下才显得暗淡无光。其实一个大黑子比满月发出的光要多得多，即使太阳整个圆面都布满了黑子，太阳依旧光彩照人，就像它离地平线不高时的情景一样。一般来说，黑子的中心最黑，称为本影，周围淡的部分称为半影，本影的半径约为半影的2/5。
20世纪初，海耳首先对黑子磁场进行测量，发现黑子的磁场很强，并且磁场强度与黑子表面积有关。小黑子的磁场强度约1000高斯，而大黑子可达3000~4000高斯，甚至更高。有人把黑子叫做日面上的“磁性岛屿”，由此人们很容易想到，黑子的黑与强磁场之间可能有某种联系。
1941年，比尔曼提出，黑子的变暗是由于强磁场抑制光球深处热量通过对流向上传输的作用造成的。这个解释很直观。后来柯林又对此模型进行了一些修正，认为黑子中还有一些对流，但比背景中的热量传递小得多。观测也证实了黑子中有较弱的对流。
这个理论得到了天文界的普遍承认，然而随着观测和研究的深入，比尔曼理论中的破绽开始暴露出来了。按照他的说法，在黑子下面，对流被磁场抑制了，那么对流所输送的能量到哪里去了呢？
为此，美国天文学家帕克提出了一个崭新的论点。在磁场引起低温这一点上他和比尔曼是一致的。但他认为，磁场并没有抑制，而是大大促进了能量的传输。黑子的强磁场把绝大部分热量变换为磁流体波，磁流体波沿磁场传播，并带走了一部分能量，从而使黑子内部温度变低，同时又没有多余能量如何积累的问题。新理论比旧理论更加合理，但它还不是终极理论。
太阳黑子大多喜欢成群结队。复杂的黑子群由几十个黑子组成，而大多数黑子群是由两个主要黑子组成，沿着太阳自转方向，位于西边的黑子叫做“前导黑子”，位于东边的黑子叫做“后随黑子”，大黑子周围还有许多小黑子。
极性相同的一对或一群黑子称为单级群，极性相反的一对或一群黑子称为双极群。黑子群中极性分布不规则的称为复杂群。
通过长期观测，19世纪40年代，施瓦布发现太阳黑子数目表现出一种周期性的变化，变化周期为10~11年。后来斯玻勒又进一步发现黑子在日面上随时间变化的纬度分布具有一定的规律性。一般说来，一个周期的黑子刚出现时，都在日面纬度30度附近。在黑子较多的时候，则在纬度15度左右。周期结束时，黑子多半在低纬度地区出现和消失。上一个周期的黑子还没最后消失，下一个周期的黑子又在纬度30度附近出现了。
另外，几乎所有的黑子都出现在纬度8~45度，极少有超过这个范围的。
如果以黑子群的日面纬度平均值作纵坐标，时间为横坐标，绘出的黑子群日面纬度分布图，就像一群排列整齐的蝴蝶。
另外，人们还发现在黑子存在期间，它的磁场强度是随时间变化的。黑子刚出现时，磁场强度迅速上升到极大值，然后稳定一段时间，随着黑子的瓦解和消失，磁场强度呈线性衰减。黑子群中成对的那两个大黑子具有相反的极性。下一个活动周期中，如果太阳北半球上黑子对中的前导黑子的极性是“北”，那么后随黑子就是“南”，太阳南半球正与此相反。而到了下一个太阳周，两半球黑子对的极性将颠倒过来，在下一个活动周期中颠倒回去。
根据黑子磁场的极性变化，海耳等人在1919年指出，太阳黑子和太阳活动的真正周期是22年。如何解释上面这些现象和规律，天文学家建立了不少黑子模型。1961年，巴布科克提出的模型受到人们的普遍重视。
巴布科克认为，冻结在太阳等离子中的磁场，只存在于太阳表面下较浅的层次中，磁力线被太阳自转所带动。由于较差自转(太阳不同纬度处的自转周期不同。赤道转得最快，越往两极越慢。)，使原来位于子午面上的磁力线缠绕起来。太阳内部和表面自转速率不同也会使磁场强度增大，光球下面的对流运动会使加强了的磁通量管扭结成绳子的形状，从而增大磁力线密度。小尺度湍流使磁绳中出现扭结，致使小区域中的场强变得更大。当场强增大时，磁浮力也增大，磁场上浮涌出表面，形成双极黑子。黑子首先出现于纬度依30度附近的区域，是因为该处磁场的切变率最大。由于太阳内部自转得比表面快些，低纬处的场强增大而高纬处的场强下降，所以发生黑子的区域就移向赤道。
这个模型既可说明蝴蝶图、黑子极性的分布、前导黑子的纬度比后随黑子的稍低等事实，又能解释22年周期中极性的反转现象。
一些天文学家认为，这个模型对于解释太阳磁场的所有较新的观测过于简单了，需要加以改进和发展。
但另一些人则认为这个模型是不恰当的，太阳的磁场系统并不局限于表面的薄层中，而穿透得比太阳的对流层还深些。到底实际情形怎样，需要由观测来判断。日震学研究为了提炼和修改太阳黑子的形成和演化的理论模式，太阳物理学家必须更多地了解太阳内部的结构和行为。太阳内部究竟是什么样子，我们既看不见，也摸不着。后来人们发现通过对太阳表面脉动的研究，可以推测出太阳内部的情况。这就好像研究地震波能够推测出地层深处的秘密一样。
20世纪60年代，美国天文学家莱顿等人，利用物理学上的多普勒效应，发现太阳大气的上下振动很有规律，其振动的周期是(296依3)秒，这就是着名的太阳“5分钟振荡”现象。进一步的观测还表明，气体物质上下起伏的总幅度达数十千米，而在水平方向上，大致在0.1万~50万千米范围内的气体物质都连成一片，同起同落。并且在任何时刻，日面上都有2/3左右的区域在做这种振荡。
太阳5分钟振荡的发现引起了全世界天文学家的瞩目。相继的大量观测结果表明，太阳像一颗巨大的心脏，正在一缩一张地运动。20世纪70年代中，人们开始寻找低频率的太阳振动。1976年，苏联天文学家发现了太阳的160分钟振荡。
许多科学家认为，太阳内部产生振荡的因素可能有三种：即气体压力、重力和磁力。相应的波动则为驻声波、重力波和阿尔文波。有趣的是，这三种波动有时可以两两结合起来，成为磁声波、声重力波和磁重力波。甚至可以三者统统混合起来，形成所谓的“磁声重力波”。所有这些波动叠合在一起，就会产生太阳表面振荡的一幅幅错综复杂的图像。
太阳振荡是多年来太阳物理学中最为重大的发现之一，为天文学家开拓出一条通往太阳迷宫深处的新途径。尽管日震学尚处于不成熟阶段，但这一新的学科已经导致了一些重要的发现，成为当代太阳物理学的前沿之一。
披露太阳内部奥秘的震波图样展示，尽管太阳外层的自转在赤道比在极区快，然而太阳内部的自转却是均匀的，这样就产生了一种剪切力，仿佛剪刀的两个刀刃相互移过一样。有人猜测这种效应会影响磁场，驱动太阳周期。但一些人对此持不同的意见。这一问题的正确答案还要靠日震学的进一步发展。
天文学家期待着日震学能够“裁决”这样一个新思想的正确与否：黑子和耀斑可能是由对流所驱动的热物质的圆柱形的流动所引起的。相邻的圆柱，以相反的方向在40万千米深的太阳对流区内旋转，逐渐向赤道移动。一个设想是，像老式洗衣机中的旋轴一样，圆柱挤压磁场，在这一过程中有效地产生黑子。
揭秘太阳系之谜
作为生命的绿洲，人们对于辽阔的太阳系的了解依然有着太多的空白需要予以填补。据美国知名科学杂志《自然》报道，以下几个谜团最为科学界所关注。
水星诞生之谜
太阳系有八大行星，其中水星、金星、地球、火星，是以岩石为主要成分的“地球型行星”；木星、土星、天王星及海王星，是大量气体包围的“木星型行星”。
最靠近太阳的行星是水星，它是如何诞生的呢？
科学家们的说法很多，但以下两种最为人们认可。
(1)由于水星最靠近太阳，科学家认为水星是在原始太阳系星云中的高温区域，由凝固的金属铁及其他富含物质的物质材料堆积而成。
(2)水星是在巨大的原始行星互相碰撞的时候，由彼此的金属铁融合而成。
金星灼热之谜
据人类目前所知，相对于火星来说，金星的自然环境要严酷得多。
根据相关研究，金星表面的温度高达500益，大气中的二氧化碳占到90%以上，时常降落狂暴的具有腐蚀性的酸雨，还经常刮比地球上12级台风还要猛烈的特大热风暴。
金星的周围是浓厚的云层，以至于20余年(1960-1981年)间从地球上发射的近20个探测器仍未能认清其真实面目。
月球三谜
一般认为，45亿年前，一个火星大小的天体撞击地球，产生的部分碎片形成月球，但这也仅限于推测。
1.形状不规则之谜“谜团在于月球太扁了，”美国麻省理工学院地球物理学与行星科学教授玛丽亚·T.朱伯告诉《纽约时报》记者。
20世纪六七十年代，太空探测器发现，处于月球与地球地心连线上的月球半径被拉长，也就是说，如果沿赤道把月球分成两半，截面不是正圆，而是像橄榄球一样的椭圆，“球尖”指向地球。
但为什么会这样，迄今无人能给出完全令人信服的解释。
2.质量不均匀之谜
月球形状的另一个谜团是，月球面对地球一面在物质构成及外貌方面与背对地球一面差异很大：前者地壳比另一面地壳薄许多，并拥有由玄武岩构成的广阔平原，这些平原被称为月海，这是很久以前月球表面火山喷发的结果。背对地球的一面地壳厚很多，有更多陨石坑，几乎没有月海。一定程度上，月海中密度较高的玄武岩使月球的质量中心不在几何中心，偏离了约1.6千米。但是，迁移的发生过程尚不清楚。
3.月地渐远离之谜
法国人拉普拉斯在18世纪末发现月球形状不规则难能可贵，然而，他没有看到的是，月球正在逐渐远离地球。月球每年远离地球约3.8厘米。
现在的月球自转和公转周期相同，所以它的一面总是朝向地球。科学家估计，和现在约38万千米的距离不同，早期的月地距离可能只有约2.6万千米。
由于天体运行轨道半径与天体转速有关，按照这一假设，1颐1的自转公转周期比可以解释当前月球形状不规则的现象。
还有一些科学家假设，月球形成初期的自转公转周期比为3颐2，也就是公转2周期间自转3周，这种情况至多持续了几亿年，最后因为潮汐力而自转降速，自转公转比较稳定为现在的1颐1。计算结果表明，这段自转比公转快的时期可能提供足够的力，为月球形成目前的形状准备了条件。
火星生命是否存在之谜
1996年8月美国航空太空总署研究小组发表研究成果说火星曾有生命存在，证据是掉落在南极大陆的火星陨石。
研究小组在陨石中的碳酸盐部分检测出有机物，推断远古时代的火星，应该像30多亿年前的地球。那时地球已有生命，因此不能否定火星曾有生命的可能性。
木星大红斑之谜
木星是太阳系星之冠，它的直径达14.28万千米，体积是地球的1316倍，质量是地球的318倍。
从地球上看木星，总放射着金色的光芒。表面有许多连绵不断而明亮的条纹，以及奇妙的大红斑点。
地球人观测位于木星南半球的大红斑，已经有300多年了。大红斑差不多有两个地球那么大。
大红斑是反时针旋转的高度压云形成的巨大旋涡。它之所以呈现红色，是因为云下层的磷化氢被搬运到上空，受到太阳紫外线照射而转化为磷的缘故。大红斑是如何形成的呢？目前科学家还不清楚。
为解开木星之谜，美国于1989年10月18日发射了“伽利略”木星探测器，开始了对木星的专门探索。“伽利略”木星探测器对科学界意义重大，因为科学家认为，了解木星有助于揭开行星系统的起源之谜，找到太阳系形成和演化的模型。
1994年7月22日，“伽利略”到达距木星1亿多千米的地方，观测到了苏梅克一列维9号彗星的碎片与木星相撞的壮观景象，并发回了第一张相撞的图像。它还捕捉到最后一块彗星碎片撞击木星的情景。这在当时轰动了全球。
1998年10月，“伽利略”发现木星的两颗卫星上存在海洋，因而很可能有生命。
气体卫星有环之谜
木星、土星、天王星、海王星全部有环，各不相同。木星的环又薄又暗，由岩石粒子构成。土星的环又大又亮，由水冰构成。
对于环的成因，目前有几种不同的说法。其中一种是：过去存在的卫星或彗星被行星的潮汐力破坏，分裂成小碎片，有的碎片进入环绕行星公转的轨道，因而形成了环。
太阳系尽头在哪儿
科学家说，太阳会喷出高能量带电粒子，称为“太阳风”。太阳风吹刮的范围一直达到冥王星轨道外面，形成一个巨大的磁气圈，叫做“日圈”。日圈外面有星际风在吹刮，但是太阳风会保护太阳系不受星际风侵袭、并在交界处形成震波面。
日圈的终极境界叫做“日圈顶层”，这就是太阳所支配的最远端，可以把这里视为太阳系的尽头。
至于日圈层顶距离太阳有多远？它的形状如何？“航海家”1号和2号已分别飞到距离太阳66Au和51Au的地方，希望日后能够揭开太阳系最远地方的面貌。
神秘的生命信息
人体是一个奇异而复杂的机器，不仅自身互相协调，而且在血缘亲属之间都会有超越空间的信息传递，并发生奇妙的作用。
现代科学的实践告诉我们，任何物体都有自己的场，场的强弱与它们的质量成正比，不同的物质会产生不同的场。
就人体场而言，场不仅随人体而存在，而且可以离开人体而存在于一定的空间，场与场的作用，便形成了信息传递。血缘愈近，信息愈强。
血缘之间的信息遥感
1985年元月1日，家住齐齐哈尔市政府家属楼的小冯的儿子王宇不慎在额前碰了一个大紫包，做母亲的小冯自然十分心疼，比碰了自己的头还难受。谁知第二天小冯在梳洗时竟发现自己额前也起了个包，跟儿子的一样。奇怪的是，自己根本就没有被碰过。
科学家认为，这就是所谓“信息链”
的作用。由于母子之间的血缘关系和特殊感情，母亲也就不知不觉地接受了儿子的信息，额前的包就是信息的外在表现。
生活中类似的事情很多，我们常常发现这样的现象：家里有事，远在外地的亲人就会心慌。例如，我国古代历史中就有不少这样的记载。
相传曾子外出打柴，家里来了客人，曾母便在自己手指上咬了一口，曾子顿时觉得心惊肉跳，丢下柴火赶回家中。曾子的孝顺是出了名的，所以他对母亲传出的信息感知力特别强。