太阳是地球万物生长的动力源泉，没有太阳，地球上的万物就会灭亡。太阳每时每刻都在向周围空间辐射着巨大的能量，地球上的绿色植物正是利用这些能量才启动了光合作用，为地球上的生物提供了至关重要的氧气和有机物。沐浴在太阳的无尽光辉中，一个问题油然而生，那就是太阳的能量是从哪里来的呢
我们可以测量地面(垂直于太阳的地方)每平方厘米的面积上每分钟接受热量的多少，当然，必须假设该地区在大气以外，因为大气吸收了这热量中很大一部分。这样测定的一个基本数字叫做太阳常数。这个数字的测定是很困难的，目前测得的最可靠的数值是1.95卡·厘米-2·分-1。这个数值的意义是，地球上每平方厘米在每一分钟内接受(当然假设在大气之外）的热量，足以使1.95克水增加温度1度。所以，地面上每平方米接受从天顶而来的阳光，折为功率约等于1 360瓦，但是大气的吸收使得这功率降到了1 000瓦左右。
但是，和太阳每秒钟所发射的巨大能量相比，这不过是微不足道的一点儿。从太阳常数出发去计算太阳所发出的能量是不困难的。我们所求得的数字，以瓦为单位表示，是38后面加上22个零，即3 800亿兆瓦，等于地球上所有的发电站、蒸汽机、高炉、马达……总和功率的几千兆倍。既然知道太阳的总面积，我们便容易算出它表面上每平方厘米发出6 200瓦的功率。如像邮票那样小的一块太阳表面，它所发的能量足以点燃60瓦的灯100盏，而且这小小的面积比100盏灯还要明亮，因为它所发出的能量大部分都以光的形式出现，而白炽灯却不是这样的。
这么巨大的能量密度大大超出了很多天文学家的想像，因为地球上从来没有出现过如此高能量密度的东西。太阳的能量机制变成了一个不解之谜，而且这个谜一直延续到20世纪中期，在相对论和量子力学发展之后才解开。在揭开最后的谜底之前，先来谈一下卢瑟福的实验。
太阳烧的是什么
卢瑟福和索地发现放射性物质放出的α射线，原来就是无数失去了电子的氦原子。它们由放射性物质中一粒一粒地射出来，所以又叫做α粒子。α粒子射出来的速度非常大，每秒可以达到上万千米！卢瑟福用放射性物质放出来的高速度的α粒子去轰击各种物质。他发现原子像个小太阳系一样：中心有一个带正电的核，周围有电子绕核转圈子。卢瑟福又想试试，把α粒子打到别的原子核里面去会发生什么结果。他选用了镭C′（镭C′是钋的放射性同位素，它是镭蜕变而产生的)放出来的α粒子。这种α粒子速度特别大——每秒19 200千米。实验的结果是：高速的α粒子打到氮的原子核里去了，同时放出来一个新粒子——质子。质子也就是氢原子核。卢瑟福在1919年，第一回用人工实现了原子核反应，同时发现了质子。卢瑟福接下去就用α粒子对各种元素进行轰击，看看哪些元素能起反应。在试验铝的时候发现，铝被轰击以后变成了硅，同时，放出来极大量的能，比燃烧同量的煤放出的能要大700 000倍！
核反应能放出大量的能。太阳上是不是也在进行核反应呢？太阳温度特别高，密度也特别大。在高的温度下，各种原子外层的电子都脱离了原子核，原子核以极大的速度碰来碰去，原子核的高速碰撞为它们的结合提供了可能，而它们一旦结合，就必定会释放巨大的能量，看来核反应极有可能就是太阳能量的来源，但是太阳里面的核反应是什么样的呢？
1938年，美国的贝特和德国的魏札克证明了太阳上烧的是氢。这不是氢和氧燃烧的化学反应，而是在高温和高速运动的条件下，氢原子核碰在一起的核反应——四个氢原子核生成一个氦原子核。这就是热核反应，用方程式表示就是：
1 H++1H+2H+e+++中微子
2 H++1H+3He+光子
3 He++3He+4He++1H++1H
式中左上角的数值表示原子核的质量。
+1 H是质子，因为氢核是由一个质子组成的，所以+1H就是氢核，+2H是氢同位素氘的核，+3He是氦同位素的核，+4He是氦核。在4个氢核变成一个氦核的过程中，损失了0.7％的质量，这个质量转变成光子和中微子的能量。作个简单的计算，一克氢变成氦损失0.007克质量，由爱因斯坦著名的质能公式知相应的能量为：
E=mc+2=0.007×10+{3}×(3×10+8)+2=6.3×10+{11}(焦)
由于太阳每秒钟放出的能量为3.8×+{26}焦，所以太阳每秒钟消耗的氢质量为：
m=3.8×10+{26}6.3×10+{11}≈6.0×104(克)=6×108(吨)，即6亿吨。若太阳最初全部由氢组成，那么太阳全部氢变为氦时所放出的能量为：
E=0.7%M⊙c+2=0.007×1.99×10+{30}×(3×10+8)+2=1.25×10+44(焦)可见太阳维持目前这种辐射的时间为：
T≈10+{44}10+{26}≈10×10+{18}(秒)≈10+{11}(年)
当然这种计算结果是极其粗糙的，不能由此判断太阳的寿命为1 000亿年。严格的理论和计算表明，太阳已经存在了约50亿年，还将继续存在50亿年，与上述结论基本符合。
热核反应作为太阳或恒星能源的理论已获得了科学界的公认，提出这一理论的科学家因此获得了诺贝尔物理学奖，但这一理论在细节上还有些很难验证的问题。由于太阳的核反应炉是深深地埋藏在中心部分的，它周围有大量不透明的物质包围着，因此在地球上无法直接看到其中的实际反应过程，通常的天文仪器只能探测太阳最外层来的光和其他粒子。中心部分的反应能量要经过3000万年的无规则散射才转移到其表面，今天射到地球的能量，还是人类没有出现时太阳内部的反应所产生的！
