Il Sole trae la sua energia dalle fusioni nucleari⁽¹⁾ che avvengono nel suo interno attraverso reazioni simili a quelle che sulla Terra sono prodotte dalle esplosioni delle bombe H (dette a idrogeno).
In modo sommario avviene che unendo 2 nuclei di idrogeno pesante (deuterio, cioè idrogeno che ha nel nucleo il normale protone più un neutrone, che ne fa raddoppiare la massa), dopo una serie complessa di reazioni, si ottiene elio più una dose di energia. Ciascuna fusione produce una quantità infinitesima di energia, ma la quantità di materia interessata per ogni secondo è così grande che nel nucleo del Sole la temperatura supera i 20.000.000 di gradi Celsius. Le reazioni sono facilitate dalla presenza di nuclei (non atomi!) di ossigeno, azoto e carbonio.
Affinchè avvengano quelle reazioni occorre una temperatura iniziale superiore ad alcuni milioni di gradi Celsius. Questa temperatura di "ignizione nucleare" nelle stelle si ottiene per effetto gravitazionale, cioè per effetto delle enormi pressioni dovute all'enorme massa⁽²⁾ raccolta in spazii relativamente piccoli. La pressione produce un aumento di temperatura⁽³⁾, l'aumento di temperatura produce le reazioni nucleari, che producono un ulteriore aumento della temperatura e così il processo si autoalimenta, diventando stabile sino a quando c'è idrogeno da "bruciare" ("bruciare" è normalmente inteso come reazione chimica fra combustibile e comburente, ad esempio benzina e ossigeno dell'aria; nel caso delle stelle la parola bruciare è impropria).
La stella in queste condizioni si trova in uno stato di equilibrio dinamico: il calore interno tende a far aumentare il volume (cioè tende a farla esplodere), mentre il "peso" della parte esterna tende a farlo diminuire (tende a farla implodere). Quando il gas interno (l'idrogeno originario) diminuisce sensibilmente e si producono meno fusioni nucleari, la stella si contrae perchè la pressione esterna non è più contrastata⁽⁴⁾.
La contrazione fa crescere la temperatura, anche ben sopra i 100.000.000 °C. A questa temperatura possono avvenire reazioni nucleari (più complesse di quelle che hanno origine dall'idrogeno) di maggiore energia, che portano alla esplosione della stella (novae e supernovae in latino).
Oppure......: stelle nane, giganti, rosse, bianche, di neutroni, buchi neri ..... La fine (morte) delle stelle dipende soprattutto dalla massa iniziale: stelle "magre" finiscono in un modo, stelle "grasse" in un altro, se sono lontane da cattive compagnie hanno un destino, se sono vicine .....
Fuori dell'atmosfera terrestre arriva una potenza Cs = 11.640 Cal / h*m^2 = 1,38 kW / m^2 = 1.380 W / m^2. Questa potenza varia di + o - 3% per effetto della variazione di distanza dal Sole e di + o - 1 % per effetto delle macchie solari⁽⁵⁾.
La potenza irradiata dalla fotosfera del Sole vale Ps = 3,8*10^26 W = 3,8*10^20 MW.
La potenza intercettata dalla Terra⁽⁶⁾ vale: Pt = Cs*p*d^2 = 1.380*p*(6,370*10^6)^2 = 1,76*10^11 MW⁽⁷⁾.
La densità della potenza emessa vale (superficie del Sole S = 6,12*10^18 m^2) / dp = Ps / S = 3,8*10^20 / 6,12*10^18 = 62,0 MW / m^2.
Sulla Terra l'energia solare può essere sfruttata in due modi: a) diretto e b) indiretto.
Il modo a) può avvenire sotto forma 1) di energia elettrica e 2) di calore.
L'1) avviene usando le celle fotovoltaiche;
il 2) è distinto in: a) con temperatura fra 0 e 100 °C per riscaldamento domestico, per acqua sanitaria, per piscine, per il condizionamento,ecc.; b) con temperatura maggiore di 100 °C per eliopompe, essiccamento, desalinizzazione,ecc.; c) con temperatura superiore a 1.000 °C per i forni solari, per produrre vapore in impianti termoelettrici, ecc.
Il modo b) indiretto si ottiene con la combustione di petrolio, di carbone fossile o no, di alghe, di legna, di rifiuti organici, ecc. oppure con la bioconversione, oppure sfruttando il moto ondoso o le maree, oppure come energia idraulica per l'elettricità o i mulini, oppure come energia eolica, oppure......

(1) Quando due nuclei di deuterio si uniscono, si ottiene un nucleo di elio e una certa quantità di energia, mentre scompare una parte della massa iniziale, secondo la relazione E = m*c^2. Supponiamo di avere un protone e un neutrone: la loro massa è mp = 1,00759 u.f.m. e mn = 1,00898 u.f.m. (unità fisica di massa) e la loro somma vale mp+mn = 2,01657 u.f.m. La massa del deutone (deuterio senza elettrone) è invece di md = 2,01418 u.f.m. Diremo quindi: prima di unirsi la massa è 2,01657, dopo l'unione la massa è 2,01418 u.f.m. La differenza è 0,00239 u.f.m. Nelle unità del sistema internazionale risulta Dm = 0,00239 u.f.m. = 0,00239*1,660*10^-27 kg = 396,74*10^-32 kg e quindi DE = c^2* Dm = (3*10^8)^2 * 396,74 * 10^-32 = 3570,66 * 10^-16 J.
I nuclei di elio, ottenuti come sottoprodotto della fusione nucleare, possono assumere energia e velocità tanto grandi da diventare "luce", passando quindi dallo stato di "materia" allo stato di "energia". Questo fenomeno è comune nel nostro universo e l'elemento che distingue i due stati in materia ed energia, è proprio la velocità: se essa è uguale o di poco inferiore a quella della luce, si ha una cosa che chiamiamo energia; se la velocità è relativamente minore, la cosa è per noi materia.
(2) Il diametro "normale" degli atomi è di 1 Angstroem (10^-7 mm, cioè un decimo di milionesimo di millimetro). Il nucleo ha un diametro 100.000 volte più piccolo. Se non ci fossero gli elettroni che con il loro campo elettrico tengono lontani gli altri atomi, la materia potrebbe essere un milione di miliardi più densa, originando ad esempio i pulsar. E' perciò che si dice che la materia come la conosciamo è fatta di vuoto. Per avere un'idea della situazione si può dire: se il nucleo di un atomo diventasse grande come la Terra, gli elettroni si troverebbero 4 volte più lontani del Sole (il diametro della Terra è solo 25.000 volte più piccolo del diametro dell'orbita).
(3) La temperatura dipende dalla quantità di calore sviluppata nell'unità di tempo. A sua volta il calore dipende dall'energia cinetica delle particelle, la quale dipende dalla distanza fra di esse: minore è la distanza, maggiore è l'energia cinetica, maggiore è la temperatura. Ciò è una diretta conseguenza delle forze di repulsione che si esercitano fra gli atomi: quando il volume a disposizione diminuisce aumentano di conseguenza le forze di repulsione secondo la legge di Coulomb F = q₁ q₂ / r² e ciò comporta una serie infinita di "urti" fra le particelle. Quando si raggiunge un livello di energia d'urto sufficiente gli atomi si rompono e la materia assume lo stato di plasma.
(4) I palloncini non esplodono sino a quando il materiale di cui sono fatti è in grado di contrastare la pressione interna.
(5) Le macchie solari hanno un ciclo di circa 11 anni. Sono dovute a gigantesche esplosioni nucleari che avvengono in superficie. La loro potenza è tale da disturbare i segnali radio e televisivi sulla Terra (rumore di fondo, crepitio).
(6) La potenza emessa dal Sole Ps si irradia secondo sfere concentriche: alla distanza di 150.000.000 km la Terra occupa una superficie (superficie della sezione diametrale) di p*d^2 = 12,3*10^13 m^2.
(7) Ciò corrisponde a meno della metà di un miliardesimo della potenza emessa dal Sole e siamo ancora fuori dell'atmosfera! Da tempo però esistono progetti per montare satelliti artificiali stazionari costituiti da specchi, in grado di riflettere l'energia solare concentrandola in punti ben definiti della Terra. La stazionarietà è ovviamente indispensabile affinché il raggio riflesso giunga sempre nello stesso luogo; tale condizione si raggiunge alla quota di circa 36.000 km dalla superficie: in questa posizione il satellite percorre l'orbita alla stessa velocità della Terra per cui appare "fermo". In queste condizioni si trovano i satelliti per le telecomunicazioni.