Desde a antiguidade, as pessoas têm especulado sobre o motivo pelo qual o Sol brilha. A explicação mais intuitiva é, naturalmente, que o Sol é uma enorme bola de carvão em chamas. No entanto, uma bola de carvão do tamanho do Sol, se queimasse continuamente, duraria apenas cerca de 3000 anos. Na verdade, a história humana escrita tem mais de 5000 anos, e esta contradição é claramente inexplicável. Algumas pessoas sugeriram que a energia do Sol provém da colisão de meteoritos, que convertem a energia cinética em calor e luz. No entanto, a acumulação de meteoritos aumentaria a massa do Sol, aumentando gradualmente a gravidade e acelerando a rotação da Terra. Se a energia do Sol realmente proviesse de colisões de meteoritos, isso faria com que os anos da Terra se tornassem cada vez mais curtos. No entanto, isso não aconteceu. No século XIX, os cientistas Kelvin e Helmholtz propuseram que a energia do Sol proviesse da contração da sua própria matéria sob a ação da gravidade, convertendo energia potencial em energia térmica. No entanto, os cálculos mostraram que esta contração só geraria energia suficiente para iluminar o Sol durante 18 milhões de anos.
Desde o século XX, com o desenvolvimento da física atómica, as pessoas finalmente resolveram o problema da energia solar. Einstein descobriu a relação entre a massa e a energia dos objetos, que é a famosa equação E=mc². De acordo com esta relação, uma pequena quantidade de massa pode ser convertida numa quantidade enorme de energia. Por exemplo, se 1 grama de matéria fosse totalmente convertido em energia, seria equivalente à quantidade de calor produzida pela queima de 10 mil toneladas de carvão. O Sol é composto por 71% de hidrogénio, 26% de hélio e uma pequena quantidade de outros elementos. Nas condições de temperaturas e pressões extremamente elevadas (cerca de 250 mil milhões de atmosferas-padrão) no interior do Sol, os átomos de hidrogénio sofrem reações de fusão nuclear, especificamente os processos de "cadeia próton-próton" (cadeia pp) e o "ciclo do carbono-azoto-oxigénio" (ciclo CNO), mas o efeito líquido final é que 4 núcleos de hidrogénio se fundem num núcleo de hélio. Durante este processo de transformação da matéria, uma pequena parte da massa é perdida, mas é precisamente esta pequena parte "perdida" que se converte em enorme quantidade de energia. Este princípio de produção de energia é semelhante à explosão de bombas de hidrogénio na Terra. O Sol consome 630 milhões de toneladas de hidrogénio por segundo, e a perda de 4,2 milhões de toneladas de massa resulta numa energia de 3,8×10^26 joules, o equivalente a explodir 100 mil milhões de bombas de hidrogénio com o poder de um milhão de toneladas de TNT. Por conseguinte, podemos dizer metaforicamente que é a ocorrência contínua de inúmeras "explosões de bombas de hidrogénio" no núcleo do Sol que fornece uma fonte inesgotável de energia ao Sol e nos proporciona calor e luz duradouros.