Depuis l’Antiquité, les gens ont émis diverses hypothèses sur la raison pour laquelle le soleil brille. L'explication la plus intuitive est bien sûr que le soleil est une grande boule de charbon en combustion. Cependant, une boule de charbon aussi grande que le soleil ne pourrait brûler que pendant un maximum de 3 000 ans. En réalité, l'histoire écrite de l'humanité dure depuis plus de 5 000 ans, et cette contradiction est évidemment inexplicable. Certains ont suggéré que l'énergie du soleil provenait de l'impact d'astéroïdes, qui transformeraient l'énergie cinétique en chaleur et en lumière. Cependant, l'accumulation d'astéroïdes augmenterait la masse du soleil et renforcerait progressivement sa gravité, ce qui accélérerait la rotation de la Terre. Si l'énergie du soleil provenait vraiment des impacts d'astéroïdes, cela aurait pour effet de raccourcir chaque année de la Terre d’une ou deux secondes. Or, en réalité, cela ne s'est pas produit.
Dans le XIXe siècle, les scientifiques Kelvin et Helmholtz ont proposé que l'énergie du soleil provenait de la contraction de sa propre matière sous l'effet de la gravité, transformant l'énergie potentielle en énergie thermique. Cependant, les calculs ont montré que l'énergie produite par cette contraction ne suffirait que pour éclairer le soleil pendant 18 millions d'années.
Depuis le XXe siècle, avec le développement de la physique atomique, le problème de l'énergie solaire a finalement été résolu. Einstein a découvert la relation entre la masse et l'énergie des objets, à savoir la célèbre équation E = mc². Selon cette relation, une petite quantité de masse peut se transformer en une énergie considérable. Par exemple, si 1 gramme de matière est entièrement converti en énergie, cela équivaut à la chaleur produite par la combustion de 10 000 tonnes de charbon. Le soleil est composé à 71 % d'hydrogène, à 26 % d'hélium et à une petite quantité d'autres éléments. Dans les conditions de températures et de pressions extrêmement élevées (environ 250 milliards d'atmosphères) à l'intérieur du soleil, les atomes d'hydrogène subissent des réactions de fusion nucléaire, notamment la « réaction en chaîne proton-proton » (réaction pp) et le « cycle du carbone-azote-oxygène » (cycle CNO). Cependant, l'effet net final est toujours la fusion de 4 noyaux d'hydrogène en un noyau d'hélium. Au cours de ce processus de transformation de la matière, une petite partie de la masse est perdue, mais c'est précisément cette petite partie de « matière perdue » qui se transforme en une énorme quantité d'énergie. Ce principe de production d'énergie est similaire à l'explosion d'une bombe à hydrogène sur Terre. Le soleil consomme 630 millions de tonnes d'hydrogène par seconde, et la masse perdue de 4,2 millions de tonnes se transforme en 3,8×10^26 joules d'énergie, ce qui équivaut à l'explosion de 100 milliards de bombes à hydrogène de la taille d'un million de tonnes de TNT. Par conséquent, on peut dire de manière imagée que c'est l'explosion incessante de nombreuses « bombes à hydrogène » au cœur du soleil qui fournit une énergie constante au soleil et nous apporte une chaleur et une lumière durables.