当四个氢原子核聚合成一个氦原子核的时候，我们会发现出现了质量的亏损，也就是一个氦原子核的质量要比四个氢原子核的质量少一些。那么，亏损的物质跑到哪里去了呢？原来，这些物质变成了光和热，也就是物质由普通的形式变成了光的形式，转化成了能量。质量和能量之间的转换关系，可以用伟大的科学家爱因斯坦的相对论来解释。那就是能量等于质量乘上光速的平方，由于光速的数值很大，因此，这种转换的效率是非常高的。用这种方式燃烧一克氢，就可以产生一千五百亿卡的能量。它相当于燃烧150吨煤。太阳为了维持目前发射的总能量，每秒钟要有六亿五千七百万吨的氢聚合为氦。听起来，这是一个很大的数字，但是对于太阳来说却是微不足道的，因为太阳的质量实在太大了，比地球的质量要大33万多倍。而且太阳物质的化学组成和地球的很不一样，绝大部分正是太阳进行热核反应所需要的氢。
氢占太阳质量的四分之三以上。其次是氢燃烧后生成的氦，占五分之一左右。
再其次才是几十种其他的微量元素。因此，如果太阳按目前的速度燃烧氢，那么还足够燃烧五百多亿年呢！
人们在弄清楚了太阳的能量是怎样产生的以后，自然就联想到能不能把太阳上的这种产生能量的方式搬到地球上来呢？人们通过对原子和原子核的大量研究，终于利用热核反应的道理，制造出和太阳产生能量的方式一样的氢弹。氢弹的威力比原子弹还要大得多。不过，目前人们还做不到把氢弹的能量很好地控制起来使用。如果有朝一日能够实现可以控制的稳定的热核反应，那么大量的海水中的氢就可以作为取之不尽的燃料。那时候，地球上再也用不着为能源问题发愁了。这样的设想并不是幻想，目前世界各国的科学家，包括我国的科学家在内，正在为实现这一宏伟目标进行着不懈的努力，并且已经取得了一些进展。
关于太阳的巨大能量是怎么样产生的，我们已经简单说明了。有人也许会联想到太阳将来会怎么样呢？太阳和天上的所有恒星一样，也是一颗星球。
任何一颗星球都有它的生、老、死亡的过程。据天文学家研究，太阳从诞生到现在，已经经过了大约50亿年，太阳的整个寿命大约是100亿年。所以，目前的太阳可以说正处在它的壮年期，壮年期的太阳就是依靠燃烧氢的热核反应来维持它的生命的。我们刚才讲到，太阳把全部氢烧光，太阳就会发生突变。太阳核心的温度会逐步升高，最后太阳会发生突然性地膨胀。那时候，地球表面上的温度会大大提高，可能要超过一千度以上。在这样的高温下，河流会晒干，生物会被晒焦，情况严重的话，膨胀的太阳甚至会把整个地球吞掉。不过，请你不要担心，这幅可怕的情景是在50亿年以后才会发生的。
到那时，人类的聪明智慧也许能用宇宙飞船把大家送到更适宜生存的星球上去了。
太阳能的利用
对太阳能的利用，中国是世界上最早的国家之一。远在3000多年前的西周时代（公元前11世纪），就已有了“阳燧取火”技术的记载，所谓“阳隧”，就是形似凹面镜的金属圆盘，对着太阳聚光，在聚光点点燃艾绒等易燃物，取得火种，这是一种最古老的太阳能聚光器。1990年第11届亚运会火炬的火种，就是于8月7日下午，在距拉萨市以北100多公里的念青唐古拉峰下，由15岁的藏族少女达娃央宗用木柴从抛物面聚光太阳灶上获得的。原理与古代阳燧差不多，只是聚光所用的材料有较大的差别。阳燧取火技术在世界太阳能利用科学史上占有重要的地位。
国外认为阿基米德是利用太阳能最早的人之一。约在公元前215～210年间，古罗马帝国的舰队侵占了西西里岛，派了一支舰队攻打希库扎港，著名的学者阿基米德，为了保卫家乡，他让每个士兵用擦亮的铜盾，排列在城堡上，把太阳光聚集反射到入侵的罗马舰船上，结果使舰船起火，敌人仓惶逃跑。可惜无法考证，人们认为是一种传说。然而在1973年，希腊的一位科学家萨克斯博士，雇了50多名水手，各持一块长方形铜镜，聚焦一只木船，结果木船起火。此可证明阿基米德用铜盾烧敌舰是可能的。
以上说明太阳能利用技术古已有之，但人类自觉地把太阳能作为一种能源利用，还是起于1615年。法国考克斯是世界上第一个把太阳能转化为机械能的人。从此，太阳能利用进入了一个新的历史时期。
目前，人类利用太阳能主要有两种形式：一种是太阳能热利用，即利用太阳辐射能加热集热器，把吸收的热能直接加以利用。如果集热器匹配不同用途也就有不同名称，如太阳能热水器、太阳灶、太阳能干燥器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调等。另一种是将太阳辐射能转化为电能加以利用，这种光电转换是通过半导体物质直接将太阳辐射能转换为电能，通常称这种过程为光生伏打效应，如太阳能电池等。
我国太阳能资源是丰富的，辐射年总量在3300～8400兆焦／米2·年。
5850兆焦／米2·年这条等值线，自大兴安岭西麓向西南，经河套沿青藏高原东缘到云南和西藏交界处、将我国分为两大部分，西北部太阳能丰富，东南部和川贵太阳能较贫乏。目前我国太阳能开发利用最好的大都分布在太阳能丰富的地区。据不完全统计，太阳灶有16万台，太阳能热水器250万平方米，被动太阳房180万平方米，太阳能农作温室34．2万公顷。
太阳能热发电，又称“塔式太阳能发电”。美国、日本、欧洲等已建成几座这样的电站。世界上最大的是美国能源部在加利福尼亚州莫哈维沙漠的巴斯托“太阳能1号电站”，功率是10兆瓦，塔高100米，定日镜39．9米2×1818面。后来又在1号电站的附近，开始建2号热电站，也是10兆瓦，在1996年完成，投资4850万美元。日本阳光计划总部建的两座1兆瓦、法国建的2．5兆瓦、意大利建的1兆瓦、西班牙建的1兆瓦等太阳能热电站，都在运行。由于太阳能热电站设备庞大，造价高，短期内尚难进入商业性发展，但它却显示出巨大的潜力。
太阳能电站
浩瀚的太平洋上曾经有过一个埃卢也拉普小岛，它是马沼尔群岛中的一个岛，1952年10月，美国实施的代号“常青藤行动”——爆炸第一颗氢弹，把这个小岛的户口永远地吊销了。这颗氢弹长约9米，它爆炸时，一个通红的火球腾空而起，其威力比投在广岛的原子弹的威力大500多倍，相当于10．7吨烈性炸药TNT的威力。
然而氢弹的这点本事和太阳的威力比起来，简直渺小的微不足道。太阳每秒钟发出的能量为3．83×10．23焦耳，这个能量等于10．16吨优质煤完全燃烧后所产生的总能量。按日前的生产能力，全世界每年约开采50亿吨煤，如果50万年前的中国猿人也能如此采煤的话，那么积50万年开采煤的总和，还顶不上太阳烧1／4秒！如若太阳把它的全部能量都集中射向地球，那相当于地面上每平方公里上爆炸180颗比第一枚氢弹威力大10倍的氢弹。万幸的是，地球只得到了太阳能量的22亿分之一，不过这22亿分之一已非同小可，如果在天上建个太阳能发电站把地球所能得到的全部太阳能用来发电，它每年可产生58亿亿度电！
20世纪中叶，科学家已在地面上实现了把太阳能转化为电能，那么既然如此，又何必去天上建造太阳能发电站呢？原来在地球上建立大型太阳能——电能转换装置，会出现很多不利因素。因为在地球上的任何一个地方，一般一年中只有1／2左右的时间能获得日照，而且日照程度又随时间和天气而改变，所以不能把它作为基本负载的电厂来使用。同时还因为在地面上有风和重力存在，使建筑超级大型太阳能电池阵或反射镜颇为困难。加之存在大气和地面的各种污染，还需要设计专用自动清洗设备对其进行定期清洗，不然就会影响它的转换效率。
然而，在宇宙空间建立太阳能电站，能合理地充分利用空间资源。太阳能电站最好设置在赤道平面内的地球同步轨道上，位于西经123度和东经57度附近，使太阳能电池阵始终对太阳定向，并且发射天线的微波束必须指向地面的接收天线。不过当空间太阳能电站绕地球运动时，总有一部分时间内被地球遮挡住阳光，因此，每年有277天是全日照，仅每年的春分、秋分前后各有45天时间，因地球阴影停止发电，但最长的停电时间也只不过75分钟，而停电时间又是可以正确预测的，照此算来，空间太阳能电站平均每天有99％的时间，可向地上接收设备输电。在外层空间，太阳能的利用绝不会受到天气、尘埃和有害气体的影响，再加上日照时间长，因此空间太阳能电站与同一规模的地面太阳能电站相比，接收的太阳能要高出6～15倍。
早在1968年，美国科学家格拉塞博士就提出建造太阳能发电卫星的设想。这位科学家设计的太阳能发电卫星发射到地球同步轨道上，展开后长达12公里，重11万吨，太阳能电池板分布在卫星两侧，可自动跟踪太阳。卫星上有一座可以转动的天线，直径达1公里，永远指向地球。它采用取之不尽、用之不竭的太阳能，利用太阳能电池板把太阳的光能转化为电能，然后通过特高频率放大器变为微波能，借助相控阵发射天线把微波能定向发送到地面接收站，最后转化为电能，为地球上的用户提供服务。这种太阳能发电卫星就是一座建在太空的太阳能电站，人们称它为太空电站。
由于太空电站的结构尺寸和质量都相当庞大，需要用航天飞机把它的构架和部件运到太空轨道上进行装配。首先是在500公里高的近地轨道上设立空间基地，用来中转物资和人员，然后在36000公里高的同步轨道上完成建造和总装太阳能电站的任务。鉴于采用高度自动化的技术，参加空间建造的人员不宜太多，但也不能过少，据估计，建造一座5000兆瓦的太空电站，需要500多人在太空工作半年，其中135人在近地轨道空间基地工作，400人在同步轨道空间基地服务。
美国已将研制这种太空电站提上日程，它的发电能力为5000兆瓦，大致可供纽约州使用，预计到2025年建成100座，届时将供应全美30％的电力。
人类不仅在筹备建造太空电站，而且已经用各种办法向太阳“借光”。
1993年2月4日，格林威治时间5点多，俄罗斯“进步”号宇宙飞船所携带的一面直径为22米的镀铝箔圆形反射镜像伞一样打开，它把太阳光反射到地球背阳一面的欧洲里昂、日内瓦、伯尔尼、慕尼黑等4公里宽的地区达6分钟之久。这面反射镜用凯夫拉纤维制成，厚度仅5微米，加上反射镜骨架总重40千克，它反射到地面的阳光相当于日光的2～3倍。
据科学家测算，如果建一个实用型太空太阳能照明系统，约需要80万美元，但由此节省的电费却高达3500万美元。如果制造多个类似反射镜的照明系统，并采用定点式照射，那么其亮度可达40～50个满月强度，地球上将出现真正的“不夜城”。
