Từ mặt đất nhìn lên ta có cảm giác mặt trời là một quả cầu lửa ổn định. Thực ra bên trong mặt trời luôn luôn có sự vận động mạnh mẽ không ngừng. Sự ẩn hiện của các đám đen, sự biến đổi của quầng sáng và sự bùng phát dữ dội của khu vực xung quanh các đám đen là bằng chứng về sự vận động không ngừng trong lòng mặt trời. Ngoài ra, bằng kính thiên văn có thể quan sát đƣợc cấu trúc hạt, vật thể hình kim, hiện tƣợng phụt khói, phát xung sáng...luôn luôn thay đổi và rất dữ dội.
2.1.2. Năng lƣợng mặt trời
Về mặt vật chất thì mặt trời chứa đến 78,4% khí Hydro (H2), Heli (He) chiếm 19,8%, các nguyên tố kim loại và các nguyên tố khác chỉ chiếm 1,8%.
Năng lƣợng do mặt trời bức xạ ra vũ trụ là một lƣợng khổng lồ. Mỗi giây nó phát ra 3,865.1026J, tƣơng đƣơng với năng lƣợng đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than đá tiêu chuẩn. Nhƣng bề mặt quả đất chỉ nhận đƣợc một năng lƣợng rất nhỏ và bằng 17,57.1016
J hay tƣơng đƣơng năng lƣợng đốt cháy của 6.106
tấn than đá.
Năng lƣợng khổng lồ từ mặt trời đƣợc xác định là sản phẩm của các phản ứng hạt nhân. Theo thuyết tƣơng đối của Anhxtanh và qua phản ứng nhiệt hạt nhân khối lƣợng có thể chuyển thành năng lƣợng. Nhiệt độ mặt ngoài của mặt trời khoảng 60000K, còn ở bên trong mặt trời nhiệt độ có thể lên đến hàng triệu đô. Áp suất bên trong mặt trời cao hơn 340.108 MPa. Do nhiệt độ và áp suất bên trong mặt trời cao nhƣ vậy nên vật chất đã nhanh chóng bị ion hóa và chuyển động với năng lƣợng rất lớn. Chúng va chạm vào nhau và gây ra hàng loạt các phản ứng hạt nhân. Ngƣời ta đã xác định đƣợc nguồn năng
lƣợng mặt trời chủ yếu do hai loại phản ứng hạt nhân gây ra. Đó là các phản ứng tuần hoàn giữa các hạt nhân Cacbon và Nitơ (C.N) và phản ứng hạt nhân Proton.Proton. Khối lƣợng của mặt trời xấp xỉ 2.1027 tấn. Nhƣ vậy để mặt trời chuyển hóa hết khối lƣợng của nó thành năng lƣợng cần một khoảng thời gian là 15.1013
năm. Từ đó có thể thấy rằng nguồn năng lƣợng mặt trời là khổng lồ và vô tận.
2.1.3. Phổ bức xạ mặt trời
Bức xạ mặt trời có bản chất là song điện từ, là quá trình truyền các dao động điện từ trƣờng trong không gian. Trong quá trình truyền sóng, các vectơ cƣờng độ điện trƣờng và cƣờng độ từ trƣờng luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phƣơng truyền của sóng điện từ. Quãng đƣờng mà sóng điện từ truyền đƣợc sau một chu kỳ dao động điện từ đƣợc gọi là bƣớc sóng λ.
Trong chân không vận tốc truyền của sóng điện từ gần đúng bằng c = 3.108 m/s. Còn trong môi trƣờng vật chất, vận tốc truyền của sóng nhỏ hơn và bằng v = c/n, trong đó n đƣợc gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trƣờng, với n ≥ 1. Các sóng điện từ có bƣớc sóng trải dài trong một phạm vi rất rộng từ 10-7 nm (nano met) đến hàng nghìn km.