太陽がなぜ光を発するのかという疑問について、人類は古代から様々な推測をしてきました。最も直観的な説は、太陽は燃える大規模な石炭だというものです。しかし、太陽のような大きさの石炭が燃え続けたとしても、最長で3000年しか続かないでしょう。実際、人類に記録された歴史は5000年以上ですから、この矛盾は説明できないのです。また、一部の人々は、太陽のエネルギーは隕石の衝突によって得られ、運動エネルギーが熱と光に変換されると主張しています。しかし、隕石の堆積によって太陽の質量が増加し、重力が強くなり、地球の公転が加速するでしょう。もし太陽のエネルギーが隕石の衝突によって得られていたら、地球では毎年1～2秒短くなるはずですが、実際にはそうではありませんでした。19世紀、ケルビンとヘルムホルツは、太陽のエネルギーは重力による自己収縮で势能が熱エネルギーに変換されると提唱しました。しかし、計算によれば、このような収縮で得られるエネルギーは太陽が光るのに1800万年しか続かないでしょう。
20世紀以降、原子物理学の発展により、太陽エネルギーの問題がついに解決されました。アインシュタインは、物質の質量とエネルギーの関係を発見し、有名な質量・エネルギー方程式E=mc²を導きました。この関係によれば、わずかな質量でも非常に大きなエネルギーに変換できます。例えば、1グラムの物質をすべてエネルギーに変換すると、1万トンの石炭を燃やすのと同じ熱量が得られます。太陽の構成要素は、71%の水素、26%のヘリウム、そしてわずかな他の元素で構成されています。太陽の内部では、極めて高温と高圧（約250億気圧）の条件下で、水素原子は核融合反応によって合体し、「陽子-陽子連鎖反応」（pp連鎖）と「炭素-窒素-酸素循環」（CNO循環）という2つのプロセスを経て1つのヘリウム原子核が生成されます。この物質変換の過程では、わずかな質量が失われますが、この「失われた」質量が巨大なエネルギーに変換されます。このエネルギー生成原理は、地上で水素爆弾が爆発するときと似ています。太陽は毎秒6億3千万トンの水素を消費し、そのうち420万トンの質量が失われ、3×10^26ジュールのエネルギーが生じ、これは100億個の数十万トンTNT当量の水素爆弾を爆発させるのと同じです。したがって、私たちは言い換えることができます。太陽の中心部で絶えず発生している無数の大規模な「水素爆弾爆発」が、太陽にエネルギーを供給し、私たちに長期的な温暖と光をもたらしています。