卡灵顿决心通过观测太阳黑子，确定出准确的太阳自转周期。功夫不负有心人，他终于发现，太阳黑子沿日面移动一周的时间因纬度不同而各不相同。在太阳赤道上黑子大约只要25天便在日面上转一周，而在日面纬度45度处的黑子则需要27天半才在日面上转一周。卡灵顿的发现，彻底否定了当时有的天文学家提出的太阳是个固体球的理论，说明了太阳是个气体球。

　　卡林顿通过自己的观测，追踪太阳黑子在整个为期11年的活动周期里的变化，看着它们变得越来越多而进入极大期，然后又逐渐消失而进入极小期。在此过程中，他发现，随着这一活动的周期变化，不但黑子的数量发生变化，而且分布的位置会向太阳的赤道移动。每当一个太阳活动周期开始时，最先出现的黑子总是在离赤道较远处，平均纬度为35度;然后黑子出现的位置渐渐靠近太阳赤道，在纬度10度到25度之间频繁出现;最后，当这个活动周期临近结束时，所有的黑子都集中到南、北纬约5度处。

　　1859年9月1日，早晨，卡灵顿观测太阳黑子时，发现太阳北侧的一个大黑子群内突然出现了两道极其明亮的白光，在一大群黑子附近正在形成一对明亮的月牙形的东西。他从来没有看到过像这样的东西。他很兴奋，冲出观测室，想找个人来证明他的发现。可是，楼里空无一人，而当他急忙回到望远镜旁时，吃惊地发觉刚才所看到的东西已经消失。

　　卡灵顿向英国皇家天文学会报告：“我看到这次爆发非常迅速地增强。当时，我因为感到吃惊而有点慌乱，急忙跑出去想叫一个人为我的这一发现见证。过了不到60秒钟我又跑回来了，却窘住了，原先看到的爆发现象已经大为改观，变得很微弱了。此后，仅过了很短的一段时间，最后的痕迹也消失了。”

　　幸好，另一位英国天文学家霍奇森也看到了这次太阳爆发，并向英国皇家天文学会报告了他的观测结果。不过，人们还是把发现的荣誉给了卡灵顿，称这次事件为“卡灵顿事件”。

　　几分钟内，英国格林尼治天文台和基乌天文台都测量到了地磁场强度的剧烈变动。他们并不知道，那团明亮的斑点是一团带着电荷的等离子云，正朝着地球的方向疾速飞来。17个半小时以后，地磁仪的指针因超强的地磁强度而跳出了刻度范围。差不多同时，各地电报局电报机的操作员报告说他们的机器在闪火花，甚至电线也被熔化了。低纬度地区的人们都能看到天空中五颜六色的北极光，午夜时分不用点灯都能阅读报纸。卡灵顿几乎肯定地认为这些事件都与他发现的耀斑爆发有关。“卡灵顿事件”造成了长达8天的恶劣空间天气。由于当时主要依靠蒸汽机和劳力，还没有人造卫星、无线电通信和现代的电力传输网络，太阳风暴并未给地球带来过于严重的灾难。