Ο Ηλιος είναι ο αστέρας στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος. Ο ήλιος έχει διάμετρο περίπου 1.392.000 χιλιόμετρα (περίπου 109 φορές την γη) και αντιπροσωπεύει περίπου το 99,86% της μάζας του ηλιακού μας συστήματος. Το υπόλοιπο αποτελείται από τους πλανήτες (συμπεριλαμβανομένης της γης), αστεροειδείς, μετεωρίτες, κομήτες, και σκόνης σε τροχιά. Περίπου τα τρία τέταρτα της μάζας του ήλιου αποτελούνται από υδρογόνο, ενώ τα περισσότερα από τα υπόλοιπα είναι ήλιο. Λιγότερο από το 2% αποτελείται από άλλα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων σιδήρου, οξυγόνου, άνθρακα, νέον, και άλλα. Ο ήλιος είναι ένας νάνος αστέρας δεύτερης γενιάς της κύριας ακολουθίας, φασματικού τύπου G2V, έχει δηλαδή μεγαλύτερη μάζα και θερμοκρασία απ΄ ότι ένα μέσο αστέρι αλλά σημαντικά μικρότερη από έναν μπλε γίγαντα και παράγει ενέργεια από σύντηξη υδρογόνου στο εσωτερικό του. Ο χρόνος ζωής ενός αστέρα G2 της κύριας ακολουθίας είναι περί τα 10 δισεκατομμύρια έτη. Η ηλικία του ήλιου εκτιμάται στα 5 δισεκατομμύρια έτη. Λεπτομερείς δοκιμές έδειξαν ότι το σχήμα του Ήλιου είναι σχεδόν μια τέλεια σφαίρα με μια διεύρυνση της τάξης των 9 εκατομμυριοστών, η οποία οφείλεται κυρίως στη βαρύτητα του Δία. Η πλήρης σφαιρικότητα του Ήλιου εξηγείται από την αργή περιστροφή του. Η οπτική και φασματοσκοπική εξέταση έδειξε, ότι η ηλιακή σφαίρα περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της από τα δυτικά προς τα ανατολικά και ο απαιτούμενος χρόνος περιστροφής φτάνει κατά μέσο όρο τις 25 ημέρες και 23 λεπτά. Αλλά αυτός ο χρόνος δεν είναι σταθερός σε όλα τα σημεία της επιφάνειας του. Έτσι, κοντά στον ηλιακό ισημερινό περιορίζεται στις 24 ημέρες και 15 ώρες, στις 45° από τον ισημερινό φθάνει περίπου τις 28.5 ημέρες, ενώ στους πόλους αυτός ο χρόνος είναι ακόμα μεγαλύτερος. Ο ήλιος ακολουθεί μία τροχιά περί τον γαλαξία μας σε μία απόσταση 25.000 με 28.000 έτη φωτός από το κέντρο του. Ολοκληρώνει μία περιφορά σε 226 εκατομμύρια έτη περίπου. Γύρω από τον ήλιο έχουν τις τροχιές τους οι 8 γνωστοί πλανήτες με τους δορυφόρους τους, καθώς και άλλα σώματα όπως αστεροειδείς και κομήτες. Η γη είναι ο τρίτος πλανήτης από τον ήλιο.

Η θερμική ενέργεια του αραιού πλάσματος του στέμματος είναι τόσο υψηλή ώστε να υπερνικά το πεδίο βαρύτητας του ήλιου και διαστέλλεται στον διαπλανητικό χώρο με την μορφή ανέμου. Ο Ηλιακός Άνεμος που έχει χαρακτηριστεί και σαν ηλιακή σωματιδιακή ακτινοβολία αποτελείται κυρίως από ηλεκτρόνια και πρωτόνια που εκπέμπονται σχεδόν ακτινικά από το στέμμα του ήλιου με υπερηχητικές ταχύτητες. Οι στεμματικές οπές είναι τα κύρια σημεία διαφυγής και επιταχύνσεως του ηλιακού ανέμου δεδομένου ότι οι στεμματικές οπές βρίσκονται σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από ανοικτές μαγνητικές γραμμές, χαμηλή θερμοκρασία και πυκνότητα σε σύγκριση με της αντίστοιχες τιμές του στέμματος. Ο ηλιακός άνεμος εκτοξεύεται από διαφορετικά σημεία της επιφάνειας του ήλιου και με διαφορετική αρχική ταχύτητα λόγω των διαφορετικών συνθηκών που επικρατούν στις στεμματικές οπές και ως εκ τούτου λόγω της περιστροφής του ήλιου φτάνει στη γη κατά ριπές ή αλλιώς ως ρεύματα ή κύματα ηλιακού ανέμου.

Ο Ηλιακός Κύκλος περιγράφεται με τη παρατήρηση της συχνότητας και τη τοποθέτηση των ορατών ηλιακών κηλίδων. Ανακαλύφθηκε το 1843 από τον Σάμιουελ Χάινριχ Σβάμπε, ο οποίος μετά από 17 χρόνια παρατηρήσεων πρόσεξε μια περιοδική μεταβολή του μέσου αριθμού των ορατών ηλιακών κηλίδων από έτος σε έτος στον ηλιακό δίσκο. Ο Ρούντολφ Βόλφ συγκέντρωσε και μελέτησε αυτές καθώς και άλλες παρατηρήσεις, ανασυνθέτοντας τον κύκλο πίσω ως στο 1745. Κατάφερε τελικά να πάει τις αναπαραστάσεις αυτές ως τις πρώτες παρατηρήσεις των ηλιακών κηλίδων από τον Γαλιλαίο και τους συγχρόνους του, στις αρχές του δέκατου έβδομου αιώνα. Ξεκινώντας από τον Βόλφ, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι είναι χρήσιμο να καθορίσουν ένα πρότυπο δείκτη αριθμού των ηλιακών κηλίδων, τον αριθμό Wolf, ο οποίος συνεχίζει να χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα.
Μέχρι πρόσφατα πίστευαν ότι υπήρχαν 28 κύκλοι στα 309 χρόνια μεταξύ του 1699 και του 2008, δίνοντας ένα μέσο διάστημα 11,04 χρόνων ανά κύκλο. Πρόσφατη έρευνα όμως, έδειξε ότι ο μεγαλύτερος από αυτούς (1784-1799) φαίνεται πραγματικά να έχει δύο κύκλους, έτσι ώστε το μέσο διάστημα να είναι περίπου 10,66 χρόνια. Κύκλοι βραχείς ως 9 χρόνια και μακρείς ως 14 χρόνια έχουν παρατηρηθεί και στο διπλό κύκλο (1784-1799) ένας από τους δύο κύκλους, θα έπρεπε να είναι σε διάρκεια λιγότερο από 8 χρόνια. Επίσης προέκυψαν και σημαντικές διακυμάνσεις στο εύρος των ηλιακών κηλίδων.
Το ηλιακό μέγιστο και ηλιακό ελάχιστο αναφέρεται αντίστοιχα στις εποχές του μέγιστου και ελάχιστου αριθμού ηλιακών κηλίδων. Οι κύκλοι ηλιακών κηλίδων διαχωρίζονται μεταξύ τους από το ένα ελάχιστο αριθμού ηλιακών κηλίδων ως το επόμενο. Ακολουθώντας το σχέδιο αρίθμησης που θεσπίστηκε από τον Γουλφ, ο κύκλος (1755-1766) παραδοσιακά αριθμείται ως πρώτος.
Στη περίοδο μεταξύ 1645 και 1715 παρατηρήθηκαν πολύ λίγες ηλιακές κηλίδες. Αυτή η εποχή των 80 περίπου ετών είναι γνωστή ως το Ελάχιστο του Μάουντερ, από τον Έντουαρντ-Βάλτερ Μάουντερ ο οποίος ερεύνησε εκτενώς αυτό το περίεργο γεγονός, που πρωταρχικά παρατηρήθηκε από τον Γκούσταβ Σπέρερ. Το Ελάχιστο του Μάουντερ συνέπεσε με το μεσαίο και πιο κρύο μέρος της Μικρής Εποχής των Παγετώνων. Κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής, η Ευρώπη και η Βόρεια Αμερική υποβλήθηκαν σε έντονα κρύους χειμώνες. Οι λίμνες στην Βόρεια Ιταλία, στην Ολλανδία, ακόμα και ο Τάμεσης πάγωναν κάθε χειμώνα και συνέβησαν αρκετοί πόλεμοι στην Ευρώπη μιας και τα χωράφια δεν απέδιδαν τα αναμενόμενα. Επίσης αυτή την εποχή είναι και η Χρυσή Περίοδος του Αντόνιο Στραντιβάρι. Κατά μια αρκετά βάσιμη θεωρία, ο ιδιαίτερος ήχος των εγχόρδων του οφείλεται, εκτός από την σχεδίαση, στη χρήση ερυθρελάτης που είχε αναπτυχθεί αυτή την εποχή. Οι ιδιαίτερες κλιματολογικές συνθήκες με τους πολύ κρύους χειμώνες και τα δροσερά καλοκαίρια, ανέπτυξαν ξυλεία που είχε πιο αργή και πιο ομοιόμορφη ανάπτυξη, στοιχεία σημαντικά για την παραγωγή αντηχείων υψηλότερης ποιότητας.
Παρόμοιο φαινόμενο με μικρότερη διάρκεια, καταγράφηκε μεταξύ του 1790 και 1830, γνωστό ως Ελάχιστο του Δάλτωνα. Κατά τη περίοδο αυτή το 1816, σε συνδυασμό με την έκρηξη του ηφαιστείου του όρους Ταμπόρα στην Ινδονησία το 1815, είναι το γνωστό Έτος Χωρίς Καλοκαίρι. Το καλοκαίρι αυτό προκάλεσε, με τις κλιματικές ανωμαλίες του, γεωργική καταστροφή στο βόρειο ημισφαίριο.
Η αιτιώδης συνάφεια μεταξύ της χαμηλής δραστηριότητας των ηλιακών κηλίδων και των κρύων χειμώνων έγινε πρόσφατα και δείχνει ότι η ηλιακή ακτινοβολία UV είναι πιο μεταβλητή κατά τη διάρκεια του ηλιακού κύκλου απ' ό,τι οι επιστήμονες πίστευαν προηγουμένως.

Στο δεύτερο μισό του δέκατου ένατου αιώνα σημειώθηκε επίσης, από τον Ρίτσαρντ Κάρινγκτον και τον Γκούσταβ Σπέρερ, ότι καθώς ο κύκλος εξελίσσεται, οι ηλιακές κηλίδες εμφανίζονται πρώτα στα μέσα γεωγραφικά πλάτη και στη συνέχεια όλο και πιο κοντά στον ισημερινό μέχρι να επιτευχθεί το ηλιακό ελάχιστο. Αυτό το μοτίβο είναι καλύτερα ορατό με τη μορφή του λεγόμενου διαγράμματος πεταλούδων, που κατασκευάστηκε για πρώτη φορά από το ζευγάρι των Έντουαρντ-Βάλτερ και Αννι Μάουντερ στις αρχές του εικοστού αιώνα.
Το 1908, ο Τζορτζ-Έλλερυ Χέιλ και οι συνεργάτες του, έδειξαν ότι οι ηλιακές κηλίδες είχαν έντονο μαγνητισμό (αυτή ήταν η πρώτη ανίχνευση μαγνητικών πεδίων έξω από τη Γη) και το 1919 προχώρησαν στο να δείξουν ότι η μαγνητική πολικότητα των ζευγών των ηλιακών κηλίδων είναι πάντα η ίδια σε ένα δεδομένο ηλιακό ημισφαίριο καθ' όλη τη διάρκεια ενός κύκλου ηλιακών κηλίδων, είναι αντίθετη ακριβώς απέναντι των ημισφαιρίων καθ' όλη τη διάρκεια ενός κύκλου και αντιστρέφεται και στα δύο ημισφαίρια από τον ένα κύκλο ηλιακών κηλίδων στον επόμενο.
Οι παρατηρήσεις του Χέιλ αποκάλυψαν ότι ο ηλιακός κύκλος είναι στη πραγματικότητα ένας μαγνητικός κύκλος με μέση διάρκεια 22 ετών, κατά τον οποίο στα 11 περίπου χρόνια οι μαγνητικοί πόλοι του ήλιου αντιστρέφονται και στα 22 περίπου χρόνια επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση.

Ο ήλιος παρακολουθείται συνεχώς για Ηλιακές Κηλίδες και Στεμματικές Εκτινάξεις Μάζας. Το EIT (Τηλεσκόπιο Απεικόνισης Ακραίου υπεριώδους) παίρνει εικόνες της ηλιακής ατμόσφαιρας σε διάφορα μήκη κύματος και ως εκ τούτου, δείχνει το ηλιακό υλικό σε διάφορες θερμοκρασίες. Στις εικόνες που λαμβάνονται στα 304 Angstrom το φωτεινό υλικό είναι σε 60.000 έως 80.000 βαθμούς Kelvin. Σε αυτές που λαμβάνονται στα 171 Angstrom σε 1 εκατομμύριο βαθμούς Kelvin, στα 195 Angstrom περίπου 1,5 εκατομμύρια Kelvin και στα 284 Angstrom έως 2 εκατομμύρια βαθμούς Kelvin. Οσο μεγαλύτερη η θερμοκρασία, τόσο ψηλότερα κοιτάζετε στην ηλιακή ατμόσφαιρα.

Στην εικόνα αριστερά, από τις 03-05-2018, η γη είναι στο κέντρο και δεξιά από τον ήλιο που δεν φαίνεται. Επίσης βλέπουμε το βόρειο πόλο σε κάτοψη. Έτσι η απεικόνιση είναι σε ισημερινή προβολή. Ο πράσινος διακεκομμένος κύκλος απεικονίζει την τροχιά πολλών γεωσύγχρονων μετεωρολογικών και επικοινωνιακών δορυφόρων. Ο ηλιακός άνεμος φθάνει στα όρια του γήινου μαγνητικού πεδίου, όπου διαμορφώνεται ένα κύμα διαταραχής (κόκκινη γραμμή). Ετσι καθώς ρέει μέσα από αυτή τη διαταραχή, επιβραδύνεται και η πίεση του εξισορροπείται από την πίεση του γήινου μαγνητικού πεδίου. Το σημείο στο οποίο συμβαίνει αυτή η ισορροπία ονομάζεται μαγνητόπαυση (μπλε γραμμή). Τα στοιχεία από τον δορυφόρο ACE (Εξερευνητής Προχωρημένης Σύνθεσης) της NASA χρησιμοποιούνται για να υπολογίσουν τη μορφή και τη θέση της μαγνητόπαυσης και των τόξων διαταραχής σε πραγματικό χρόνο, αλλά και να τα προβλέψουν για το προσεχές διάστημα (ώρα Γκρήνουιτς). Ο δορυφόρος ACE μετράει τον ηλιακό άνεμο σε ένα σημείο από τη γη προς τον ήλιο σε απόσταση περίπου 200 γήινες ακτίνες, κάπου 1,5 εκαμμύριο χλμ από τη γη και 148,5 εκατομμύρια χλμ από τον ήλιο. Τα στοιχεία του μας επιτρέπουν να προβλέψουμε αρκετά λεπτά πριν φθάσει ο ηλιακός άνεμος, τι θα συμβεί στη γη. Σημαντικές τιμές του ηλιακού ανέμου που λαμβάνονται από τον δορυφόρο ACE είναι, η συνιστώσα-z του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου (Bz) που μετριέται σε nano-Tesla, η δυναμική πίεση (καλείται και ροή ορμής) του ηλιακού ανέμου που μετριέται σε nano-Pascal και η ταχύτητα του ηλιακού ανέμου που μετριέται σε χλμ/δευτ.

Οταν έχουμε επεισόδιο ηλιακής δραστηριότητας, τότε υπάρχουν επίσης κι επιπτώσεις. Υπάρχει περιστασιακός κίνδυνος για τους αστροναύτες και τα ηλεκτρονικά στους δορυφόρους και τα διαστημόπλοια, που εξαρτάται από τη δόση ακτινοβολίας που προκαλείται από τα ενεργειακά φορτισμένα σωματίδια. Οι διαταραχές του γεωμαγνητικού πεδίου μπορεί να βλάψουν συστήματα ενέργειας, να ενοχλήσουν επικοινωνίες, να αποδιοργανώσουν συστήματα πλοήγησης υψηλής τεχνολογίας ή να δημιουργήσουν το θεαματικό Βόρειο και Νότιο σέλας. Οι εκλάμψεις (ξαφνικές εξάρσεις) επηρεάζουν άμμεσα την ιονόσφαιρα, με δυσμενείς επιπτώσεις στις επικοινωνίες και την ραδιοπλοήγηση (GPS and LORAN). Είναι αναμενόμενο να προκληθούν δυσλειτουργίες στη κυψελωτή τηλεφωνία από την ηλιακή δραστηριότητα 2 - 3 φορές σε κάθε ηλιακό κύκλο. Τα ηλιακά ενεργειακά φορτισμένα σωματίδια φτάνουν σε 20 λεπτά έως μερικές ώρες, απειλώντας τα ηλεκτρονικά δορυφόρων, διαστημοπλοίων αλλά και τους απροστάτευτους αστροναύτες, εφόσον ανεβάζουν έως και 10.000 φορές την ήρεμη ροή. Οι πλασματικές εκτινάξεις που διεισδύουν στο μαγνητικό μας πεδίο φτάνουν σε 30 - 72 ώρες (εξαρτάται από την αρχική ταχύτητα και την μετέπειτα επιβράδυνση) δημιουργώντας γεωμαγνητική θύελα, που προκαλεί ροές ρευμάτων στη μαγνητόσφαιρα όπως και την ενεργειακή φόρτιση σωματιδίων. Τα ρεύματα αυτά προκαλούν ατμοσφαιρική θέρμανση και αυξημένες μετατοπίσεις στους δορυφόρους. Επίσης προκαλούν υπερτάσεις και ανεπιθύμητες ροές σε μακρείς ηλεκτροφόρους αγωγούς στην επιφάνεια της γης, βλάπτωντας έτσι τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ενεργητικά φορτισμένα σωματίδια προκαλούν τη βαθειά διηλεκτρική φόρτιση δορυφόρων και διαστημοπλοίων. Η μετέπειτα ηλεκτροστατική εκφόρτιση της περίσιας συσσώρευσης μπορεί να βλάψει τα ηλεκτρονικά του δορυφόρου και του διαστημοπλοίου. Το SWPC εκδίδει Εκτακτα για αυτά τα επεισόδια και επίσης Εδώ υπάρχουν και οι Κλίμακες του ΝΟΑΑ για τον Διαστημικό Καιρό, ώστε να υπάρχει μια καλύτερη εικόνα.

Οι χάρτες Μαγνητικής Διαταραχής Εδάφους απεικονίζουν την απόδοση μαγνητικής δέλτα Β (nT) από το μοντέλο Geospace του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, το οποίο παρέχει περιφερειακές μαγνητικές παραλλαγές σε ένα παγκόσμιο πλέγμα πέντε προς πέντε μοιρών. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, δημιουργούνται έγχρωμα γραφήματα περιγράμματος του προβλεπόμενου δέλτα Β για μια διπολική όψη των ημισφαιρίων, βορείου και νοτίου, προσανατολισμένων σε σταθερή τοπική ώρα. Ο χρόνος δημιουργίας εξαρτάται από την ταχύτητα του ηλιακού ανέμου, σε συνδυασμό με τις προηγούμενες δύο ώρες για πιο γενική εικόνα. Χάρτες μαγνητικών διαταραχών εδάφους, όπως αυτοί που εμφανίζονται εδώ, είναι χρήσιμοι για την παροχή προβλέψεων διαταραχών σε περιφερειακό επίπεδο, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας για να προσδιορίσουν εάν οι διαταραχές είναι πιθανό να έχουν επιπτώσεις στη περιοχή τους. Αυτό το προϊόν χρησιμοποιεί στοιχεία που παράγονται από το μοντέλο Geospace του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, το οποίο συνδυάζει πληθώρα υλικού από το πρόγραμα SWMF (Πλαίσιο Μοντελοποίησης Διαστημικού Καιρού). Το μοντέλο Geospace είναι βασισμένο στις βασικές αρχές της φυσικής και ενέχει τρία άλλα μοντέλα. Το μοντέλο BATS-R-US για την μαγνητόσφαιρα, δημιουργία της ομάδας μελέτης μαγνητοϋδροδυναμικής (MHD) του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, Το Μοντέλο RIM (Ηλεκτροδυναμική της Ιονόσφαιρας κατά Ρίντλεϊ) που αναπτύχθηκε στο Μίτσιγκαν και το Μοντέλο RCM, που μελετά το δακτυλιοειδές ρεύμα της εσωτερικής μαγνητόσφαιρας και αναπτύχθηκε στο πανεπιστήμιο του Ράις.