Desde la antigüedad, las personas han especulado sobre por qué el sol brilla. La explicación más intuitiva es que el sol es una gran bola de carbón en combustión. Sin embargo, una bola de carbón del tamaño del sol, si se quemara constantemente, solo duraría un máximo de 3.000 años. De hecho, la historia humana registrada tiene más de 5.000 años, por lo que esta contradicción es obviamente inexplicable. Algunas personas sugieren que la energía del sol proviene de la colisión de meteoritos, que convierten la energía cinética en calor y luz. Sin embargo, la acumulación de meteoritos aumentaría la masa del sol y su gravedad, lo que haría que la órbita de la Tierra se acelerara. Si la energía del sol realmente proviniera de la colisión de meteoritos, cada año la Tierra tendría uno o dos segundos menos de duración. Sin embargo, esto no ha ocurrido. En el siglo XIX, los científicos Kelvin y Helmholtz propusieron que la energía del sol proviene de la contracción de su propia materia bajo la acción de la gravedad, que convierte la energía potencial en energía térmica. Sin embargo, los cálculos indican que la energía generada por esta contracción solo sería suficiente para que el sol brillara durante 18 millones de años.
Desde el siglo XX, con el desarrollo de la física atómica, finalmente se resolvió el problema de la energía solar. Einstein descubrió la relación entre la masa y la energía de los objetos, que es la famosa ecuación de equivalencia masa-energía E=mc². Según esta relación, una pequeña cantidad de masa puede convertirse en una energía enorme. Por ejemplo, si 1 gramo de materia se convirtiera completamente en energía, sería equivalente a la cantidad de calor producida por la combustión de 10.000 toneladas de carbón. El 71% del sol está compuesto de hidrógeno, el 26% de helio y una pequeña cantidad de otros elementos. En condiciones de altas temperaturas y presiones extremas (aproximadamente 250.000 atmósferas) en el interior del sol, los átomos de hidrógeno sufren reacciones de fusión nuclear, que incluyen el «proceso de cadena protón-protón» (pp chain) y el «ciclo CNO». Sin embargo, el efecto neto final es que 4 núcleos de hidrógeno se fusionan para formar un núcleo de helio. Durante este proceso de transformación de la materia, se pierde una pequeña parte de la masa, pero es precisamente esta pequeña «pérdida» de masa la que se convierte en una enorme cantidad de energía. Este principio de generación de energía es similar a la explosión de una bomba de hidrógeno en la Tierra. Cada segundo, el sol consume 630 millones de toneladas de hidrógeno, y la pérdida de 4,2 millones de toneladas de masa se convierte en 3,8×10^26 julios de energía, lo que equivale a la explosión de 100.000 bombas de un millón de toneladas de TNT. Por lo tanto, podemos decir metafóricamente que es precisamente las innumerables «explosiones de bombas de hidrógeno» a gran escala que ocurren continuamente en el centro del sol las que proporcionan una fuente inagotable de energía para el sol y nos brindan calor y luz durante mucho tiempo.