太陽的質量可以從地球圍繞它的軌道運動的特性中得出。為簡單起見，我們假定地球的—是以R為半徑的圓，而且地球的軌道運動速度為一常量v（實際上它的軌道是一個橢圓，所以R和v在一年中略有變化）。我們已知地球繞太陽旋轉時，地球受到的向心力為mv2/R，這裏，m是地球的質量。這個力是由太陽施於地球的萬有引力GMm/R2所提供的，這裏G是萬有引力常數，M是太陽的質量。由mv2/R= GMm/R2，我們可得到M=v2R/G。這樣就可計算出M=1.99×1030千克，即地球質量的30萬倍以上。從地球上觀測太陽的角直徑為0.53°，根據簡單的幾何關係，可以確定它的半徑為6.96×108米。太陽的體積有130萬個地球那樣大。
太陽的表麵溫度約為6000K，它是由太陽光譜中亮度隨波長而變化和太陽輻射的總能量兩方麵所決定的。在這個溫度下，所有物質都是氣態的。也就是說，太陽表麵是一層熾熱的氣體殼。這層被叫做光球的殼，大約300千米厚。在光球以下，太陽的氣體中含有少量負的氫離子（氫原子多帶一個電子），它們如此有效地吸收了各種顏色的光，使得這一層幾乎完全不透明；在光球以上，氣體比較稀薄，隻發出少量輻射，因而幾乎是透明的。無論在光球與它上麵的太陽大氣之間，或是在光球層與它下麵的太陽本體之間，都沒有明顯的突變，隻有漸漸的轉變。光球的密度隻有地球在海平麵上的大氣密度的1%左右。
太陽光譜中的幾千條譜線，絕大多數能確切地與地球上已知的元素譜線相吻合。在太陽的大氣層中，大約有70種元素已經被確認。如果可能檢測到光譜的遠紫外部分的話，說不定別的元素也能找到。隻有一些極穩定的化合物的譜線被確認，在太陽大氣層的某些部分，大部分光線被吸收了，那裏的溫度高到足以使幾乎全部分子都被還原為原子。
雖然太陽與地球的條件有很大差異，但這兩個天體上的基本物質似乎是相同的。在太陽上，除了諸如氫和氦之類的輕元素比地球上的含量豐富得多以外，甚至不同元素的相對含量都是相似的。在地球上通常為低溫的情況下，大多數元素已經結合成化合物；而在熾熱的太陽上，絕大多數元素都以個別的原子存在，許多還是電離的。
太陽的能量
在離太陽15000萬千米的地球上，受太陽光垂直照射的1平方米表麵，平均每分接收到約83.6千焦的能量。把地球表麵接收到的能量全部加起來，將得出一個令人驚愕的數字，雖然那隻不過是太陽的總輻射中很小的一部分。太陽以這樣的強度輻射已有10億年之久，它的能量是從哪裏來的？
我們也許會聯想到氧化，因為火是唯一能夠與太陽能量相比較，而又為人們所熟知的天然能源。但是，略加思索就會明白，太陽太熱了，以致不會氧化，因為氧化就意味著別的元素與氧形成化合物，而在太陽上，幾乎所有的化合物都由於酷熱而分解。即使氧化確實能發生，從已知的最佳燃料所能獲得的能量也不足以維持太陽的溫度。
太陽的能量隻能由發生在它內部的某種過程產生。雖然無法直接觀測到太陽的內部，但理論研究的結果對那裏的情況得出了合理的判斷。由於覆蓋物很重，因此即使在中等深度的地方，壓力也是很大的。既然有一種連續不斷的能流供給光球，以彌補輻射造成的巨大損耗，那麼，朝太陽中心方向溫度一定迅速增加。基於一些合理假設的數學分析，得出太陽中心附近溫度達1.4×107K，壓力為10億個大氣壓，那裏的物質密度大約為地球表麵物質密度的8倍。在這些條件下，輕元素的原子將失去它們全部的電子，而重元素的原子僅僅保留它們最內層的原子。於是，幾乎可以肯定太陽內部的物質含有原子的碎片——大量的自由電子、有一些電子或完全沒有電子繞其運動的陽性原子核。
這些原子的碎片處於極高速的運動中，其運動遠比常溫下的氣體分子快。如此高的速度意味著：盡管碎片中正電荷間產生電斥力，兩個相碰的原子核仍會彼此靠得很近，並發生反應而形成一個較大的核。當這個過程在輕元素中發生時，新核的質量比參加反應的兩個核結合時的質量要小一些。根據愛因斯坦公式：E=mc2，在這個過程中，短缺質量轉化為能量。如此巨大的能量在這種核反應中釋放出來，這就是太陽的能量，這一點是毫無疑問的。
太陽上產生能量的基本反應是氫到氦的轉化。這種轉化是由氫原子核（質子）的碰撞直接形成的，以及由碳原子核一個接一個地吸收氫原子核而間接形成的。每一步都可在實驗室中進行驗證，所釋放的能量也可測出。在太陽內部，這樣產生能量的碰撞情況純粹是想象出來的，也就是說，被離析的原子不是我們在實驗室中所看到的那種稀有的事情，而是每秒在每立方英寸（1英寸=2.54厘米）中發生多次的常見的事情。對於上述每一作用過程的整體而言，形成每個氦原子可獲得的能量相當於4個氦核（4×1.0073u=4.0292u）和1個氦核（4.0015u）的質量差，即為0.0277u，因此，在太陽中，每形成4千克氦就意味著釋放能量E=mc2=0.0277千克×（3×108米/秒）2=2.5×105焦耳，大約需要燃燒8000萬千克煤，才能獲得這個數量的能量。
碳循環和質子-質子循環的相對幾率決定於溫度，太陽以及與其相同的恒星，即內部溫度也在1400萬K左右的恒星，質子-質子循環占優勢。較熱恒星的大部分能量來自碳的循環過程，而在較冷的恒星中，質子-質子循環是最主要的能量來源。
太陽每秒鍾把40多億千克的物質轉化成能量。它具有如此多的氫元素，使它能夠持續幾十億年以這樣的速率連續不斷地釋放出能量。事實上，在整個地質史上所失去的物質數量，並不足以使太陽的輻射有明顯的改變；同時，它證實了另一個現象：在此期間，地球表麵的溫度幾乎保持不變。
太陽大氣
我們可以粗略地認為太陽表麵是一層主要含有氫、氦和鈣的減薄得很快的大氣。有時，很大的像火焰般的“日珥”從這個大氣層伸展到空間，很像依附在它麵上的氣體層。日珥以各種形狀出現，典型的日珥大約有20萬千米長、1萬千米寬、5萬千米高。日珥經常與太陽黑子以及像太陽黑子那種顯示出具有很強磁場的現象相聯係。
在曰全食期間，即當月球完全遮擋住太陽圓麵時，可以看到一大片珍珠似的光暈圍繞著暗弱的月球。這種暈稱為日冕，可以延伸至太陽直徑那樣大，似乎還有許多從太;陽上向外延伸的細線，它們淹沒在太陽的一般亮度之中。日冕由極高速運動的電離原子和電子構成。
雖然我們看到的日冕是相當接近太陽的，但是間接的證據表明，它以多種擴散形式彌漫於地球與太陽之間的大部分區域。大多數天文學家甚至認為太陽的大氣層一直擴張到地球軌道以外。這對於舊時的觀念，即星際之間幾乎全是真空的觀念，確是一個根本的改變。從該大氣層向外流出的離子和電子構成“太陽風”，它已經被運載火箭上的儀器檢測到了。
巨大的光球
白天的太陽光輝奪目，以至看不清它的輪廓。但是，當朝陽初升的時候，我們可以看到一輪紅日，像火一樣巨大的圓球。我們就管它叫作太陽光球。
這個光球，到底是用什麼東西造成的呢？乍一看，你也許會感到它像一塊燒紅了的鐵，其實從它的表麵到中心，全是由氣體構成的。其中最多的氣體是氫和氦之類的輕質氣體。