В начале XX в. голландский астроном Эйнар Герцшпрунг и американский астроном Генри Рессел независимо друг от друга выполнили сопоставление светимостей звезд с их спектральными классами. Они построили диаграмму «спектр – светимость» (диаграмма Герцшпрунга–Рессела), при анализе которой выяснилось, что положение звезд на ней подчиняется определенным закономерностям (рис. 1).

Большинство звезд группируется вдоль некоторой линии, названной главной последовательностью. Однако существуют другие последовательности звезд: сверхгиганты, гиганты и карлики. Солнце относится к звездам главной последовательности.

Рассматривая распределение звезд на диаграмме Герцшпрунга–Рессела в соответствии с их температурой и светимостью, выделяют следующие классы светимости:

• сверхгиганты – I класс светимости;
• яркие гиганты – II класс светимости;
• слабые гиганты – III класс светимости;
• субгиганты – IV класс светимости;
• звезды главной последовательности – V класс светимости;
• субкарлики – VI класс светимости;
• белые карлики – VII класс светимости.

Солнце по этой классификации относится к V группе. Класс светимости принято указывать после обозначения спектрального класса: для Солнца это G2V.

Диаграмма «спектр – светимость» показывает, что звезды данного спектрального класса не могут иметь произвольную светимость, и, наоборот, звезды заданной светимости не могут иметь произвольную температуру. Диаграмма «спектр – светимость» дает возможность астрономам исследовать эволюцию звезд.