1912年，海爾又主持建成了高46米的更精良的太陽塔，並配以高色散的太陽光譜儀。用它對太陽的進一步觀測研究發現，不僅黑子存在磁場，而且整個太陽還存在著普遍磁場，其磁場強度比黑子磁場要微弱得多，1930年他測得太陽普遍磁場的強度為萬分之四特斯拉。
使用上麵提到的兩座太陽塔，海爾等人對太陽黑子進行了長期的觀測研究。他發現黑子也有通常偶極磁場所擁有的N極和S極，而且太陽表麵以赤道為分界的南北兩個半球上，所有的雙極黑子群中的前導黑子和後隨黑子都具有不同的極性，不同半球上的前導黑子的極性正好相反，後隨黑子的極性也正好相反。
在海爾以前，天文學家都根據太陽黑子的多寡來劃分，認為太陽黑子存在著11年的周期性，但海爾等人卻在1913年發現，當一個11年的太陽黑子周結束而下一個黑子周開始時，在同一半球上的黑子群與上一周的黑子群相比，前導黑子與後隨黑子的S、N磁極正好顛倒過來了。於是海爾在1919年提出，若考慮黑子的磁性，太陽活動的真正周期不是11年，而是22年，稱為黑子的磁周期。同年他還提出了黑子群的磁分類法。
1923年，海爾研製成太陽單色光觀測鏡，它與太陽單色光照相儀相類似，是用掃描方式來獲得太陽的單色像，但其終端不是使用底片拍照，而是用人眼進行目視觀測，它更適合於對色球層中的太陽活動現象進行長期的、連續的監測。
海爾的這些工作，開創了用物理方法對太陽的深入研究，天體物理學中的重要分支——太陽物理學從此誕生。因此人們常將海爾譽為“太陽物理學之父”。
籌建巨型反射望遠鏡
海爾在葉凱士天文台所建的口徑102米的折射望遠鏡已經達到了這類望遠鏡的頂峰，因為再加大物鏡的口徑時必須同時加厚物鏡的厚度，於是口徑增大所多收集到的星光就會被厚度變厚所多吸收的星光相抵消，因此加大物鏡口徑便不會再有多大作用。怎樣才能研製出口徑更大的望遠鏡以探索更遙遠、更暗弱的天體呢?海爾想到了籌建巨型反射望遠鏡。
說到巨型反射望遠鏡，英國天文學家威廉·赫歇爾和羅斯伯爵三世已經起步在先，兩人分別在1789年和1845年各自研製出口徑122米和183米的反射望遠鏡，在當時堪稱登峰造極。但那時的反射望遠鏡其物鏡都是金屬鏡麵的，它很難磨製，隻能反射20%左右的星光，又容易失澤，而且在夜晚天文觀測過程中，由於金屬鏡麵受溫度變化會產生微小形變，成像質量欠佳。但是，在威廉·赫歇爾和羅斯伯爵三世的時代，那是無奈的，因為那時的反射望遠鏡無法采用別的材料來磨製。有人想到，折射望遠鏡的物鏡用玻璃磨製，那麼反射望遠鏡的物鏡是否也可以用玻璃來磨製呢?玻璃比金屬比重小，價格低廉，容易研磨和拋光，但是玻璃是透明的，即使其鏡麵形狀已研磨得符合要求，拋光得又很光潔，依然無法作為反射望遠鏡物鏡來使用。因為隻有一小部分的光從鏡麵直接反射，大部分光穿過鏡麵，照到它的底麵，有的光穿出底麵跑掉了，另有一些光又從底麵反射回來，再次穿出鏡麵，結果直接從鏡麵反射的光便同從底麵反射回來的光互相幹擾，星像便顯得模糊不清。
轉折點於1856年到來，這一年，德國化學家利比希發明了在玻璃鏡麵上鍍上銀膜的技術。此技術立即被用到反射望遠鏡上。鍍銀後的鏡麵光鑒照人，它可以把80%以上的入射光反射出來，比金屬鏡麵的反射率高得多。從此反射望遠鏡迎來了一場革命。到了海爾時代，金屬鏡麵的反射望遠鏡已經淘汰，取而代之的是鍍銀的玻璃鏡麵的反射望遠鏡，隻是那時的這種反射望遠鏡口徑還不太大。海爾的雄心壯誌是要建造比威廉·赫歇爾和羅斯伯爵三世的巨型金屬麵反射望遠鏡口徑更大、性能更好、運轉更靈活的巨型反射望遠鏡。在這方麵他一生中實現了一個卓越不凡的“三級跳”。
“三級跳”的第一跳是籌建一台口徑152米(60英寸)的反射望遠鏡。19世紀末年，芝加哥大學所屬的葉凱士天文台打算研製一台大型反射望遠鏡，於是海爾的父親從巴黎買來了一塊口徑152米的鏡坯，但後來由於該台無法籌措到足夠的經費而使此計劃擱淺。1903年，海爾從卡內基基金會獲得籌建威爾遜山天文台的經費時，建造一台大型反射望遠鏡已在該台的規劃之中，這就是說經費已得到了保證。於是海爾從他父親那裏買來了這塊鏡坯，組織人研製口徑152米的反射望遠鏡。1904年，海爾就任了威爾遜山天文台的首任台長，這項工作又成為他的首先要抓的幾件大事之一。1908年，該望遠鏡在該台落成，它的性能比羅斯伯爵三世那台口徑183米反射望遠鏡優越得多，用它曝光四小時，可拍攝暗到20等的恒星，用它拍攝恒星光譜也空前地清晰。
152米反射望遠鏡的第一項重要天文發現是由美國天文學家WS亞當斯作出的。當時，已發現天狼星的暗伴星比天狼星約暗10個星等，即它所發出的光隻有天狼星的萬分之一，但通過它與天狼星在天空中的波浪式自行軌跡推算出它的質量大體上相當於太陽質量，這樣一顆恒星為何如此暗弱?1915年，WS亞當斯使用這台152米反射望遠鏡成功地拍攝到天狼星暗伴星的光譜，發現它的表麵溫度達10000℃左右，幾乎與天狼星的表麵溫度相仿，於是它暗弱無光的惟一解釋就是它的體積要比天狼星小很多很多。質量與太陽相仿的恒星其體積卻如此地小，其結果必然是它的密度驚人地大，這種特殊類型的恒星後來被命名為白矮星。發現白矮星正是152米反射望遠鏡所作出的一項重要天文成果。