Cuando tecleo www.google.com soy redirigido a www.google.es y al realizar una búsqueda cualquiera (pongamos xeoweblog) se genera una URL, que podemos ver en la barra de dirección. Por ejemplo, ahora mismo me sale la siguiente:

http://www.google.es/search?q=xeoweblog&hl=es&meta=

Esta dirección no es tan elegante como las que utiliza el reciente buscador a9 (la equivalente sería http://www.a9.com/xeoweblog), sin embargo, presenta algunas ventajas. Saber manejar las variables de la url de google a mano puede ahorrarnos mucho tiempo en la búsqueda, y en ocasiones, ir directamente a lo que estamos buscando. Con todo lo que sigue deberíamos poder interpretar cualquier URL de Google de forma exacta sin necesidad de ver los resultados.

&: es el operador AND y lo utilizaremos delante de cualquier variable para refinar la búsqueda.
|: operador OR, que se podrá utilizar en algunos casos concretos permitiéndonos una gran personalización de los resultados.

newwindow

Esta variable es poco conocida. El valor por defecto es 0, y no aparece en la URL. Si añadimos a la URL de búsqueda &newwindow=1, hará que se abrán en una nueva ventana los resultados que se listan cuando los seleccionemos. Se puede fijar esta opción en las preferencias.

lr

Cuando queremos buscar en un idioma específico se utiliza esta variable. Basta con añadir &lr=lang_es (para buscar en español). Se puede seleccionar en las preferencias. La variable puede tener muchos valores diferentes, tantos como idiomas maneja google en sus búsquedas: lang_de (alemán), lang_en (inglés), lang_lt (italiano), etc. Es muy interesante la posibilidad de combinar la búsqueda en varios idiomas con el operador OR, que en la URL de google se pone con el signo | (Alt Gr + 1). Por ejemplo. para buscar páginas en italiano o francés añadiríamos &lr=lang_lt|lr=lang_fr.

hl

Se utiliza para escoger el idioma de configuración de Google. Si el buscador te sale en inglés observarás que pone &hl=en; si te sale en español - lo más probable para cualquiera que esté leyendo esto - puedes ver &hl=es. Google tiene versiones para un gran número de idiomas, desde maltés (&hl=mt), hasta gallego (&hl=gl).

ie y oe

Juego de caracteres de entrada (ie) y de salida (oe). Su valor normal es utf-8 (&ie=utf-8 y &oe=utf-8).

cr

Para buscar páginas de un determinado país. Uso: &cr=countryES (Páginas en España); &cr=countryDE (Páginas en Alemania).

start

La primera vez que escribimos algo y le damos a buscar no sale esta variable. Cuando le damos a página de resultados siguiente (si están de 10 en 10), empieza en 10 (para la segunda página) y sigue incrementándose de 10 en 10 cada vez que vamos a la página siguiente. Esto nos permite verificar una posición concreta rápidamente, aunque no estemos en los primeros puestos. Por ejemplo, si sé que este weblog ocupa la posición 66 por el término buscadores, puedo añadir a la url &start=61 e ir directamente a una página de resultados de google donde es probable que se encuentre.
http://www.google.es/search?q=buscadores&hl=es&lr=&start=62
Esta variable es muy flexible y admite cualquier número, no tienen porque ser múltiplos de 10.

num

Otra variable muy útil (indicada por Sergio en los comentarios). Google nos muestra los resultados de 10 en 10 (por defecto), podemos cambiarlos en las preferencias para que se muestren de 20 en 20, 50 en 50 o 100 en 100. Pero mucho más rápido es añadir &num=20 en la URL. Esta variable también es muy flexible (como start) y podemos utilizar cualquier valor entre 1 y 100. ¿Quieres ver los resultados de 17 en 17? &num=17.

spell

Desconozco la utilidad de spell. Puede que no sea más que una forma de recoger estadísticas de errores por parte Google. Sólo la he visto aparecer cuando tecleamos mal una palabra y le damos a la sugerencia que nos muestra Google. Por ejempo: si escribimos en google bscadores, nos sugiere buscadores, y al pulsar sobre esta última, en la siguiente URL nos aparece &spell=1. Por defecto supongo que será 0 y no aparecerá. En el caso de ser spell=1 parece que pueda ser algo útil para Google.

filter

Su uso no es muy conocido y hasta que escribí esto no sabía aprovechar esta variable (que me indicó Julián).
Cuando realizamos una búsqueda y vamos profundizando en los resultados llega un momento en que Google nos muestra un enlace que pone: repetir la búsqueda e incluir los resultados omitidos. En una búsqueda normal (&filter=1) no se nos muestran más de dos resultados por dominio, ni páginas consideradas duplicadas. Cuando repetimos la búsqueda incluyendo los resultados omitidos estamos poniendo la variable filter a 0, y se nos enseñarán todos los resultados.

Google no muestra páginas que no estén en el TOP1000 de una búsqueda y buscar las últimas páginas de estas 1000 primeras puede ser algo muy lento, pero a cualquier página de resultados del TOP1000 podemos acceder de forma muy rápida utilizando las variables start y filter. Por ejemplo, para ver de la posición 991 a la 1000 de la búsqueda Telendro pondríamos:
http://www.google.es/search?q=Telendro&hl=en&start=990&filter=0

safe

Esta variable está desactivada por defecto. Si le añadimos a la URL &safe=active Google aplica un filtro para eliminar contenidos (posiblemente) pornográficos de sus resultados.

meta, btnG, c2cof, sa

&meta= : aparece a veces al final de la URL, desconozco su utilidad. Suele combinarse con cr o lr de la siguiente forma: &meta=lr%3Dlang_es.
&btnG=Búsqueda : aparece cuando repetimos al menos dos veces seguidas la misma búsqueda. Desconozco para qué vale.
&c2coff=1: lo he visto en alguna búsqueda, con valor 0 ó 1; ni idea.
&sa=N: aparece a veces, pero no veo alteración de resultados por poner un valor u otro.