Die Menschen haben seit jeher über die Frage spekuliert, warum die Sonne leuchtet. Die naheliegendste Erklärung ist natürlich, dass die Sonne ein brennender Kohleklumpen ist. Aber ein Kohleklumpen von der Größe der Sonne würde bei fortgesetzter Verbrennung höchstens 3.000 Jahre lang brennen. Tatsächlich beträgt die schriftlich belegte Geschichte der Menschheit mehr als 5.000 Jahre, und dieser Widerspruch ist offensichtlich nicht zu erklären. Einige haben vorgeschlagen, dass die Energie der Sonne aus dem Einschlag von Meteoriten stammt, die kinetische Energie in Wärme und Licht umwandeln. Aber die Ansammlung von Meteoriten würde die Masse der Sonne erhöhen, die Gravitationskraft verstärken und die Umlaufbahn der Erde beschleunigen. Wenn die Energie der Sonne wirklich aus Meteoritenkollisionen stammen würde, würde die Erde jedes Jahr ein oder zwei Sekunden kürzer werden. Dies ist jedoch nicht der Fall. Im 19. Jahrhundert schlugen die Wissenschaftler Kelvin und Helmholtz vor, dass die Energie der Sonne aus der Kontraktion ihrer eigenen Materie unter der Schwerkraft stammt, bei der potentielle Energie in Wärme umgewandelt wird. Berechnungen zeigten jedoch, dass die durch diese Kontraktion erzeugte Energie nur ausreichen würde, um die Sonne 18 Millionen Jahre lang leuchten zu lassen.
Seit dem 20. Jahrhundert haben Fortschritte in der Atomphysik die Frage nach der Energiequelle der Sonne endlich gelöst. Einstein entdeckte die Beziehung zwischen der Masse von Objekten und Energie, die als berühmte Masse-Energie-Gleichung E=mc² bekannt ist. Nach dieser Gleichung kann eine kleine Menge Masse in eine enorme Menge Energie umgewandelt werden. Zum Beispiel entspricht die gesamte Wärme, die durch die Umwandlung von 1 Gramm Materie in Energie erzeugt wird, der Wärme, die durch die Verbrennung von 10.000 Tonnen Kohle erzeugt wird. Die Sonne besteht zu 71% aus Wasserstoff, 26% aus Helium und einer kleinen Menge anderer Elemente. Unter extrem hohen Temperaturen und extrem hohem Druck (etwa 250 Milliarden Standardatmosphären) im Sonneninneren führen Wasserstoffatome zu Kernfusionen, insbesondere zu den Prozessen der „Proton-Proton-Kettenreaktion“ (pp-Kette) und des „Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff-Zyklus“ (CNO-Zyklus), aber der letztendliche Nettoeffekt ist immer derselbe: 4 Wasserstoffatome fusionieren zu einem Heliumatom. Bei diesem Stoffwandlungsprozess geht ein kleiner Teil der Masse verloren, aber genau dieser „verlorene“ Teil der Masse wird in enorme Energie umgewandelt. Dieser Energieerzeugungsprinzip ähnelt der Explosion von Wasserstoffbomben auf der Erde. Die Sonne verbraucht pro Sekunde 630 Millionen Tonnen Wasserstoff, und die verlorenen 4,2 Millionen Tonnen Masse werden in 3,8×10^26 Joule Energie umgewandelt, was der Explosion von 100 Milliarden Megatonnen TNT-Äquivalenten Wasserstoffbomben entspricht. Daher können wir bildlich sagen, dass es gerade die fortwährenden zahllosen groß angelegten „Wasserstoffbombenexplosionen“ im Kernbereich der Sonne sind, die die Sonne mit einer stetigen Energieversorgung versorgen und uns lang anhaltende Wärme und Licht bringen.