Nach langfristigen Beobachtungen weist die Aktivität der Sonnenflecken auf der Oberfläche der Sonne einen durchschnittlichen Zyklus von etwa 11 Jahren auf, der als 11-jähriger Sonnenaktivitätszyklus bezeichnet wird. Während eines Aktivitätszyklus steigt die Anzahl der Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche von Null bis zum „Spitzenjahr“ mit der höchsten Anzahl von Sonnenflecken und nimmt dann wieder ab, bis sie schließlich verschwinden. Die Sonnenflecken zeigen nicht nur eine zyklische Veränderung in ihrer Anzahl, sondern auch eine bestimmte Verteilung auf der Sonnenoberfläche: Zu Beginn des Aktivitätszyklus erscheinen die Sonnenflecken in den Gebieten um 35° nördlicher und südlicher Breite auf der Sonnenoberfläche. Während des Jahres mit der höchsten Anzahl von Sonnenflecken erscheinen die meisten Sonnenflecken in den Gebieten um 15° nördlicher Breite auf der Sonnenoberfläche. Gegen Ende des Aktivitätszyklus erscheinen die Sonnenflecken schließlich in den Gebieten um 5° nördlicher Breite auf der Sonnenoberfläche und verschwinden dann. Wenn man die durchschnittliche Breite der Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche als vertikale Achse und die Zeit als horizontale Achse betrachtet, zeigt sich, dass die Verteilung der Sonnenflecken in verschiedenen Jahren wie eine Reihe von ordentlich angeordneten Schmetterlingen aussieht, die alle 11 Jahre wiederkehren, als ob die Sonne einen ständigen „Hautaufhellungszyklus“ durchlaufen würde.
Warum der Sonnenaktivitätszyklus 11 Jahre dauert, ist bis heute ein Rätsel. Es sei darauf hingewiesen, dass die Angabe, ein Sonnenaktivitätszyklus dauere etwa 11 Jahre, nur ein Durchschnittsergebnis ist. Tatsächlich ist die Dauer des Sonnenaktivitätszyklus nicht konstant und kann sehr unterschiedlich sein – manche dauern weniger als 9 Jahre, andere mehr als 13 Jahre. Eine Analyse der Kurve der Anzahl der Sonnenflecken über mehr als 300 Jahre zeigt, dass neben dem etwa 11-jährigen Zyklus auch längere Zyklen existieren, die sich über den 11-jährigen Zyklus überlagern und zu starken Schwankungen der Anzahl der Sonnenflecken in den Jahren mit maximaler Aktivität führen. Dies zeigt, dass der Mechanismus, der den zyklischen Veränderungen der Sonnenaktivität zugrunde liegt, sehr komplex ist und weitere eingehende Forschung erfordert.