對太陽研究的另一個方面，是從事太陽本身變化的觀測。中國古代天文學家對太陽變化的觀測十分仔細，在公元前就觀測到太陽表面發生的黑子、日珥〔er耳〕、日冕等現象。其中尤以黑子的記錄最有價值。
據現代研究得知，日珥是從太陽色球層升騰而起的火焰，是一種氣體。古人看到了這種現象，將其命名為日珥，意為太陽的耳飾，即太陽圓面邊上多餘出來的像人的耳飾的東西。中國最早的日珥記錄同樣出現在甲骨卜辭上，稱之為「三臽食日」。三臽即為三個火臽之義。
太陽黑子即在太陽表面出現的黑色斑點，它是太陽表面上出現的一種風暴。 由於風暴的溫度比它附近的日面低，故光芒就顯得暗一些。現今世界公認的關於太陽黑子最早記錄是中國西漢成帝河平元年(公元前28年)，《後漢書·五行志》說：「成帝河平元年三月乙未，日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央。」關於黑子一名，最早出現在西晉初年(公元268年)的一條記載中。
古人對黑子記載得較為詳細，有出現日期、部位和形狀。由於黑子是太陽上的風暴形成的，所以出現的時間一般都比較短。肉眼所見黑子，大多是較大的黑子，據古代記載，常有達數日甚至10日才消失的現象。古人對黑子的形狀觀測得特別精細，將它描寫成為如桃、如李、如錢、如瓜、如卵、如棗、如人、如飛燕等。黑子還常常成群出現。據現代研究，太陽自身也在不停地自西向東旋轉，天文學家把首先出現在太陽圓面西部的黑子稱為前導黑子，在太陽東面的稱為後隨黑子。前導黑子常呈圓形，比較暗。而後隨黑子較大且顏色較淡，不一定呈圓形。現代天文學家常把黑子分為圓形、橢圓形和不規則形三類。古人比喻為桃、李、錢之類的為圓形，比喻為瓜、卵、棗之類的為橢圓形，比喻為人、鳥之類的為不規則形。黑子又往往南北成對出現，稱為雙極黑子，橢圓形的可能是雙極黑子。不規則黑子往往是黑子群。
據統計研究，太陽黑子的出現周期平均為11.33年，這正與古代的記錄資料相一致。我國古代太陽黑子的記錄是一份十分珍貴的天文學遺產，對於研究太陽物理以及日地關係、氣候變遷和天氣預報，都有著重要的參考價值。