Jordas overflatetemperatur har steget med omkring 0.7 ºC siden 1900. Samtidig har menneskenes forbruk av fossilt brennstoff ført til økt utslipp av drivhusgasser, så som CO2. Dette har skapt frykt for at menneskeskapte forurensninger kan være en hovedgrunn til de senere decenniers klimaendringer og spekulasjoner om hvorvidt den globale oppvarmingen derfor vil komme til å øke med akselererende hastighet. Verdens nasjoner har gjennom FNs klimapanel (IPCC) tatt skritt for å bringe større klarhet i årsakene til endringer i klimaet. FNs klimapanel tar sikte på å finne ut hvor store effektene av de menneskeskapte klimagassene kan være, og fremmer forslag om effektive tiltak som skal kunne bremse en eventuell global oppvarming.
For å kunne fastslå hvor stor innflytelse menneskenes aktivitet har på klimaet er det viktig å kjenne til og forstå de naturlige årsakene til at klimaet forandrer seg. Det har vært spekulert på en mulig sammenheng mellom Solas aktivitet og klima siden den britiske astronomen William Herschel for nærmere 200 år siden bemerket at prisen på hvete i USA syntes å variere i takt med antall flekker på Sola. Det fantes ingen fysisk forklaring som tilsa at det skulle være en slik sammenheng som dermed stort sett ble avskrevet som tilfeldig. Nyere forskning viser imidlertid klart at det er en sammenheng mellom aktivitet på Sola og endringer i klima.
Sollyset er den ytre pådriver som i et komplekst samspill med atmosfære, hav og landområder bestemmer klimaet. Det er vanskelig å beregne alle vekselvirkninger mellom ulike komponenter i klimasystemet. I dag fører "drivhuseffekten" i vår atmosfære til en gjennomsnittlig global temperatur på omkring 14 ºC, som faller med høyden i atmosfæren til nær -58 ºC på toppen av troposfæren. Uten 'drivhuseffekten' ville likevektstemperaturen på jordoverflaten ha vært -19 ºC. En forandring i enten innstrålingen fra Sola, i andelen som reflekteres tilbake til verdensrommet, eller i atmosfærens evne til å absorbere infrarød tilbakestråling, vil forårsake endringer i likevektstemperaturen.
Andelen av innstrålt energi som blir tilgjengelig for oppvarming av overflaten, bestemmes av atmosfærens og jordoverflatens refleksjonsevne, også kalt albedo. I gjennomsnitt når nær 70 % av solstrålingen ned til jordoverflaten. De to viktigste absorberende drivhusgassene som fanger tilbakestrålingen, er vanndamp (H2O) og kulldioksyd (CO2). Vanndamp står for over 90 % av absorpsjonen. Moderne klimaforskning er en utpreget tverrfaglig vitenskap hvor det rår betydelig usikkerhet omkring viktige sider ved de komplekse mekanismene som fører til at klimaet endrer seg. Klimamodellene er fremdeles usikre, og det er behov for mer kunnskap om de naturlige svingningene i klimaet som i hovedsak skyldes uunngåelige astronomiske effekter, større vulkanutbrudd og landskapsendringer.
Sola varierer på mange ulike tidsskalaer, fra sekunder og minutter i eksplosive flare-utbrudd, til uker for dens rotasjon om sin akse, og fra 10 til 100 år i magnetisk aktivitet. De mørke solflekkene er de mest i øynefallende utslagene av solaktivitet. Solflekkenes antall og utbredelse varierer syklisk med en gjennomsnittlig periode på litt over 11 år, men de enkelte aktivitetssyklusene kan vare fra noe over 9 år til nær 12 år. Det maksimale aktivitetsnivået er forskjellig fra én aktivitetsperiode til en annen, og i enkelte tidsepoker synes aktiviteten å være fraværende. Det finnes systematiske observasjoner siden 1700-tallet som viser variasjonen i solaktiviteten, der indirekte bestemmelser av aktiviteten er basert på blant annet målinger av radioaktivt karbon i trær. Det har vært flere perioder med svært lav eller ingen målbar aktivitet, deriblant de såkalte Spörer og Maunder minima.
Siden 1979 har satellitter i bane rundt Jorda uten avbrudd registrert Solas utstråling, og målingene har med stor nøyaktighet kunnet fastslå at den varierer som et resultat av varierende styrke og utbredelse av aktive områder på soloverflaten. I romalderen har den årlige middelverdi av den totale utstrålingen variert med omkring 0.1 %. På kortere tidsskalaer er fluktuasjonene tre-fire ganger større. Den ultrafiolette andelen som blir absorbert i omkring 100 kilometer høyde, endrer seg betydelig mer - med hele 2-8 %. Den enda mer kortbølgete røntgenstrålingen fluktuerer med hele 200 %. Indirekte målemetoder viser at på en 100-års tidsskala kan variasjonene i den totale utstrålingen være to-tre ganger større.
Andre stjerner som ligner sola, er også jevnlig blitt observert de siste 30-40 årene. Også disse varierer på lignende tidsskalaer og gir økt innsikt om Solas natur. Stjerner med korte aktivitetssykluser viser høyere aktivitet og større variasjoner i utstrålingen. Disse studiene antyder at vi kanskje ennå ikke har erfart hvor store aktivitetsforandringer Sola har oppvist i tidligere tider og kanskje vil oppvise i fremtiden.
Det hersker liten tvil om at forhold knyttet til Sola har forårsaket ti betydelige perioder med istider og varmere mellomperioder på forskjellige steder på kloden i løpet av de siste 800 000 år. Klimavariasjoner som fører til istider og mellomistider, kan tilskrives tre kvasiperiodiske endringer i Jordas bane og rotasjonsakse. Disse variasjonene skyldes virkninger av tyngdekraften mellom de forskjellige planetene og månene i vårt solsystem. Den jugoslaviske matematikeren M. Milankovich beregnet at forandringene i innstrålingen fra Sola skulle opptre med perioder. Den korteste varierer mellom 19 000 år og 23 000 år, og de to øvrige er 41 000 år og 100 000 år. Den årlige gjennomsnittlige innstrålingen til hele Jorda vil likevel være nesten konstant. Den varierer mindre enn 0.1 %, og en skulle derfor kunne forvente at den globale gjennomsnittlige temperaturen også var konstant. Men det er ikke tilfelle. Hvis jordaksen hadde stått loddrett på baneplanet, ville det ikke ha vært årstidsskiftninger, og det ville da ha vært kaldt året rundt på høye breddegrader. Disse betydelige klimaskiftene synes å være et resultat av at årstidssvingningene øker og avtar i takt med jordaksens helning.
Fra lange borekjerner gjennom avsetninger på bunnen av havdypene kan paleoklimatologene avlese endringer i klimaet de siste 800 000 årene. Slike målinger viser klimautslag med en periode på omkring 100 000 år, og i tillegg betydelige svingninger på de to øvrige periodene som er nevnt ovenfor. Dette er i meget godt samsvar med Milankovich's beregninger. De store klimaendringene synes å skje meget raskt, nærmest som i sprang, til tross for at innstrålingen endrer seg jevnt. Klimaendringene skjer tilsynelatende samtidig på begge halvkulene. Det må derfor være én eller flere mekanismer som gjør at oppvarmingen blir global. Havsirkulasjonene antas å være meget viktige i Jordas varmebudsjett, og for konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren, og kan være en slik mekanisme.
Dette påfallende sammentreffet mellom observerte og beregnede perioder i klimaforandringer på lang tidsskala som er beskrevet ovenfor demonstrerer en antatt årsak og virkning som varierer med samme frekvens. Men i dette ligger det ikke nødvendigvis noen forståelse av den fysiske sammenhengen som gjør at årsak leder til virkning.
Den siste istiden tok slutt her i Skandinavia for omkring 11 000 år siden. Klimaet har siden svingt mellom varmere og kjøligere perioder. For 5 000 år siden og tidligere kan den gjennomsnittlige sommertemperaturen ha vært 2-3 ºC høyere enn i dag. Tidsrommet fra år 900 til 1300 var en varm periode, hvor blant andre Eirik Raude og hans folk gav Grønlands dets navn og bosatte seg der. Det var da gunstige forhold for husdyrhold og det ble dyrket korn. Sola var svært aktiv i denne perioden. Deretter fulgte en kjøligere periode som førte til problemer for den grønlandske bosetningen, som ser ut til å ha opphørt omkring 1450. I den såkalte "lille istid" som fulgte, var temperaturen i Nord-Europa på det laveste tidlig på 1700-tallet. Diskusjonen om Solas mulige rolle i klimavariasjonene skjøt igjen fart da det i 1970-årene ble påvist at solaktiviteten på det nærmeste var fraværende under det omtalte Maunder minimum fra 1645 til 1715.
Den globale temperaturen beregnes i dag fra målinger ved mer enn to tusen stasjoner spredt rundt over kloden. Fra omkring 1860 og frem til 1934 økte temperaturen jevnt. Den falt deretter noe til omkring 1986 for så å stige igjen. Siden 1979 har en også kunnet benytte satellitter for sammenhengende global måling av temperaturen i troposfæren. Bakkemålingene viser en økning på omkring 0.2 ºC i løpet av de siste 22 årene, mens det ikke finnes noen klar trend i målingene fra satellitter. En har foreløpig ikke noe entydig svar på hvorfor bakke- og satellittmålingene synes å gi forskjellige resultater.
Allerede på begynnelsen av 1900-tallet lette forskerne etter mulige sammenhenger mellom meteorologiske data og solaktiviteten, og man oppdaget allerede da at forandringer i klimaet ikke syntes å være knyttet til styrken av solaktiviteten, men at det snarere var en sammenheng med solflekksyklusenes varighet. Senere forskningsresultater har bekreftet denne sammenhengen ytterligere.
Magnetfeltene på Sola er fordelt forholdsvis jevnt utover hele overflaten. Senere års studier har vist at disse feltene som for en stor del strekker seg utover i rommet, bygger seg opp og øker i styrke i tider med forholdsvis korte aktivitetsperioder, mens de avtar i styrke når de aktive periodene har lengre varighet. Ved å måle varigheten av aktivitetsperiodene tilbake til omkring 1750 kan man så utlede hvordan Solas gjennomsnittlige magnetfeltstyrke har variert i samme periode. Helt nye studier viser at intensiteten i Solas magnetfelt har økt med hele 230 % siden 1900 og med 40 % siden 1964. Siden endringer i styrken til Solas gjennomsnittlige magnetfelt følges av små forandringer i totalstrålingen, har en kunnet rekonstruere hvordan den har fluktuert de siste 250 årene. Den globale temperaturen følger i grove trekk endringene i solstrålingen.
I tillegg til oppvarming avkjøling ved varierende stråling kan Sola virke indirekte på klimaet ved at magnetfelt som er forankret i Sola og som omgir Jorda, demper mengden kosmisk partikkelstråling som trenger inn i atmosfæren. Denne kosmiske strålingen som verdensrommet er fylt av, stammer fra eksploderte, fjerne stjerner. Ifølge danske klimaforskere påvirker denne partikkelstrålingen skydannelsen. Små forandringer i den globale skydekningen vil påvirke hvor stor andel av solstrålingen som reflekteres tilbake til rommet. Teorien er ganske ny. Flere klimaforskere er skeptiske til den, men den blir seriøst diskutert i tunge internasjonale fysikkmiljøer og den blir for tiden også etterprøvd ved laboratorieforsøk.
Klimaendringer frem til omkring 1940 tilskrives i betydelig grad Sola, men det er ikke avklart hvor stort Solas bidrag har vært de påfølgende år. Det kommende tiåret vil sannsynligvis gi en nærmere avklaring om hvorvidt menneskeskapte forurensninger nå gjør seg sterkt gjeldende i klimaforandringen, men usikkerheter som fremdeles er knyttet til Solas rolle, til de matematiske modellene som simulerer drivhusmekanismen, og til selve målingene av den globale temperaturen, understreker behovet for en fortsatt tverrfaglig forskningsmessig innsats for å sikre best mulig faktagrunnlag for de politiske beslutninger om klimaforebyggende tiltak som fattes.