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太陽的的結構分成日核、輻射區、對流區和大氣層4個部分，只有日核在進行核聚變。輻射區密度極高且不對流，所以像一道屏障阻礙了核心與外界對流區的物質交換，外部的氫自始至終無法進入核心參與聚變。所以，核心的氫不斷被轉換為氦。目前，日核的元素構成為33%的氫，65%的氦，與太陽表面有著明顯的區別。
核聚變
太陽的能量來自核聚變。核聚變就是把輕的原子核合併在一起，讓它們變成更重的核。原子核都帶正電，所以庫侖力會將它們排斥。它必須足夠熱，才能偶爾有少量的原子運動速度足夠快（其實還要考慮上量子隧穿的作用），克服庫侖力相撞。這其實就類似於萬有引力中以第二宇宙速度「逃逸」的逆過程。
元素越重，帶的質子越多，電荷越多，庫倫斥力就越大，要讓它們核聚變就必須施加更高的速度。微觀粒子的運動速度其實就是溫度。要開始氫聚變，需要1000萬度；而開始氦聚變，則需要1億度；再往後的碳聚變需要的溫度更高。
太陽這種低質量恆星的氫核聚變被稱為質子-質子鏈反應，四個質子（氫原子核）合併為一個氦原子，並將千分之七的質量變成能量釋放。
輻射壓
終太陽一生，輻射壓都在和引力不斷抗衡著。一個核心發出的光子要離開太陽需要數百萬年，因為它會不斷撞擊恆星物質，這個撞擊給了恆星一個支撐，保證了恆星不向內坍縮。恆星就是靠著核心的核能支撐的。不嚴謹地，你可以把它理解為熱脹冷縮。
我之前寫過一篇關於恆星體積的回答：
從質量、體積上來說，恆星都比所屬行星大麼？有特殊情況麼？www.zhihu.com
僅靠堆積物質，最大也只能形成比木星大一點點的物體，然後再加質量只會讓它的體積越來越小。
開爾文-亥姆霍茲機制（Kelvin-Helmholtz mechanism）
一個違反常識的事實是：恆星的能量匱乏不僅不會造成降溫，反而會導致恆星變得更熱。這就是開爾文—亥姆霍茲機制。簡單來說，由於內部缺乏能量，輻射壓不足以支撐，恆星就會向內坍縮，壓縮氣體，絕熱壓縮會產生內能。這個道理，就和發動機壓縮衝程的原理一模一樣。
曾經暗淡的年輕太陽
在太陽的一生中，隨著核心的氫越來越少，太陽的核心會不斷收縮，溫度也不斷升高，使得太陽的光度不斷增加。
地球早年，太陽的光度只有今天的80%，可那時候地球上充滿二氧化碳和甲烷等溫室氣體，所以沒有冰天雪地。但是未來，太陽的溫度會逐漸讓海水蒸發，水蒸氣增加溫室效應，進一步升高氣溫，最終對流層頂的溫度將不足以使水蒸氣液化為水重新落地，比空氣輕的水蒸氣會升到大氣層頂被光解為氫和氧，然後氫氣逃逸，地球就被蒸乾了。
這一天，大約是在12億年以後，是的，根本不用等到紅巨星。
殼層點燃
隨著核心溫度的不斷增加，最靠近日核的輻射區的溫度終會超過1000萬度的氫聚變臨界值，仍然富含氫元素的輻射區就開始由內向外依次被點燃。核聚變的深度變淺以及核心收縮帶來的熱量共同作用，使得輻射壓逐漸超過了引力，恆星因此開始不斷膨脹。
這個過程是連續的，其實從現在就已經在不斷進行著。只是演化的速度類似一條指數函數，一開始速度非常緩慢罷了。最終，核聚變區域完全移出日核，形成環狀殼層燃燒膨脹而日核熄滅收縮的狀態，這就是紅巨星（對，紅巨星的核心是不反應的）。
隨著輻射區開始燃燒，外層的對流區開始可以把核反應產生的重元素帶到恆星表面，稱為「上翻」現象。這是恆星生產重元素的一個重要的過程。
黑體輻射
另一個很違反常識的事實是，紅巨星膨脹後光度增加，但是溫度反而降低了。因為恆星膨脹時表面積也明顯增加了，所以雖然釋放的總能量增加，但是平均每個單位面積放出的能量反而降低了。恆星本身是不透明的，恆星光其實是表面大氣層放出的黑體輻射，而黑體輻射會以顏色來表現溫度。溫度越低就越紅，所以恆星就變成了紅色。
紅巨星的太陽劇烈膨脹，光度達到原來的數百倍。地球、火星已經是遍地巖漿的一片火海，此時木星和土星的溫度逐漸升高到了液態水可以存在的程度，它們的冰質衛星開始逐漸融化成一個個水球。
一個很有意思的事情是——這時候從木星和土星上看太陽，不僅溫度和今天的地球差不多，而且角直徑也差不多（甚至還要更大一些，因為太陽膨脹了）。所以這時候住在木衛二或者土衛六上，應該和住在地球上的感覺毫無區別，就像家裡一樣。
電子簡併態
電子不像行星那樣可以以任意半徑為軌道，否則它們遲早會落到原子核上去。它們都依據不同能級被固定在特定的軌道上。如果你硬要壓縮一個物體，電子就會牴觸這種壓縮，這就是電子簡併壓。電子簡併壓有一個上限，就是錢德拉薩卡極限，超過它，電子將無法支撐，原子核就會相互碰撞。由電子簡併壓支撐的物體被稱為電子簡併態物質，或者叫——白矮星。
氦也可以進行核聚變，但是需要的溫度比氫更高，大約需要1億度。很遺憾的是，太陽的核心質量太小了，所以即使核心全部坍縮，也不能產生1億度的溫度。所以，紅巨星的核心，誕生了一顆氦組成的白矮星。白矮星不會再繼續收縮。外殼的氫繼續燃燒，產生的氦因為比重較重，所以持續不斷地落到核心的這顆氦白矮星的表面，讓它越來越大。
對於質量超過太陽2倍的恆星，它們的核心足夠大，單靠收縮就足以產生1億度的高溫，所以它們不存在氦閃現象。對——到這裡，我終於要說到氦閃了。
氦閃（Helium flash）——簡併態熱失控
經過長達十億年的紅巨星階段，核心的氦白矮星不斷長大。終於，它的質量達到了太陽總質量的45% ，此時的氦白矮星再加上外面殼層的質量，已經到達了電子簡併壓無法支撐的程度，於是氦原子核被迫相撞，氦聚變被迫啟動了。
電子簡併態物質並不會因為溫度升高而膨脹，也就無法絕熱膨脹來冷卻。結果，核聚變使得溫度上升、溫度上升又觸發更激烈的核聚變。一瞬間一半左右的氦同時反應，整個氦白矮星就這樣爆炸了，爆炸瞬間產生數千億倍於平時的能量。
如果這顆白矮星是外露的，那麼這絕對是亮瞎人眼的一次爆炸。有一種類似的簡併態白矮星熱失控爆發，就是碳氧白矮星坍縮形成的Ia型超新星。
然而氦閃基本上是看不到的，因為這顆白矮星位於紅巨星的中心，而這顆紅巨星都已經膨脹到地球軌道了（也就是說光速走一個半徑都要8分鐘了），在能量向外傳遞時，外部並沒有進入簡併態的普通物質會迅速對外膨脹，讓這股熱能冷卻。一個半徑達到地球軌道的巨大球體膨脹能消弭的能量十分可觀，當衝擊波到達恆星表面的時候，已經掀不起什麼浪來了。