Зная численное значение солнечной постоянной, склонение Солнца, а также продолжительность дня на разных широтах, можно рассчитать суточные суммы солнечной радиации (инсоляции), поступающей на верхнюю границу атмосферы.  Поступление энергии на горизонтальную площадку (инсоляция) описывается формулой:

,

(1)

где S₀ – солнечная постоянная; φ – географическая широта; t – часовой угол; Т – длина солнечных суток; δ – склонение Солнца; l – расстояние до Солнца; a – среднее расстояние до Солнца. Проинтегрировав выражение (1) по времени от момента восхода   (-t₀) до захода Солнца (+t₀) и считая, что в пределах суток изменения  l и δ незначительны, можно получить выражение для суточных сумм инсоляции.

На рис. 1.1. приводится зависимость суточной инсоляции от времени года и широты места. В периоды весеннего и осеннего равноденствий наибольшего значения суточная инсоляция достигает на экваторе и составляет 37.7 МДж/м². По мере продвижения в высокие широты радиация постепенно убывает до 0 МДж/м².

Рис. 1.1. Суточная инсоляция на верхней границе атмосферы (МДж/м²) при солнечной постоянной S₀=1.37 кВт/м² (Климатология, 1989)

В день летнего солнцестояния наибольшее количество солнечной радиации наблюдается над полюсом того полушария, в котором имеет место лето, т.е. 21 июня над Северным полюсом (46 МДж/м²) и 22 декабря над Южным (49 МДж/м²). Это вызывается, с одной стороны, круглосуточным поступлением радиации, с другой – довольно значительным углом падения солнечных лучей (23.5°). В день летнего солнцестояния для Северного полушария, приходящегося на 21 июня, количество солнечной радиации меньше, чем для Южного полушария, приходящегося на 22 декабря. Это вызвано тем, что в июне Земля располагается дальше от Солнца, чем в декабре. Однако в действительности лето в Северном полушарии все же теплее, чем в Южном, так как большая поверхность материков, находящихся в этом полушарии, летом нагревается сильнее. В период зимнего солнцестояния (22 декабря для Северного полушария и 21 июня для Южного) области, лежащие между полярным кругом и полюсом, солнечной радиации не получают. На экваторе суточная инсоляция в это время составляет 36 МДж/м². В день зимнего солнцестояния для Северного полушария, приходящийся на 22 декабря, количество солнечной радиации несколько больше, чем в день зимнего солнцестояния для Южного полушария, так как в декабре Земля располагается ближе к солнцу. Несмотря на это, зима в Северном полушарии в действительности более холодная, чем в Южном (исключая Антарктиду) по причине наличия значительной площади суши в умеренных широтах Северного полушария, которая зимой сильно охлаждается.

δ – угол между направлением на Солнце и плоскостью  экватора, рассчитывается в соответствии с выражением , где ε – угол наклона плоскости экватора к плоскости эклиптики; Λ – долгота Солнца, отсчитываемая на плоскости орбиты от точки весеннего равноденствия (Λ= 0÷360°).