Четыре дня в году имеют особое значение. Они соответствуют двум точкам земной орбиты, в которых склонение солнца принимает по абсолютной величине максимальное значение (солнцестояния), и двум точкам, в которых склонение солнца равно нулю (равноденствия). В северном полушарии в день летнего солнцестояния, наступающего 22 июня, солнце в Арктике не заходит за горизонт. Аналогично в южном полушарии день в Антарктике продолжается непрерывно в зимнее солнцестояние (22 декабря). На северном тропике в день летнего солнцестояния и на южном тропике в день зимнего солнцестояния солнце в полдень проходит через зенит. На экваторе в дни весеннего и осеннего равноденствия (21 марта и 23 сентября) солнце в полдень также находится в зените. В эти дни в любой точке земной поверхности день и ночь продолжаются точно по 12 ч. В астрономических таблицах и картах обычно используется солнечное время, т. е. время относительно полдня, когда солнце находится строго в южном направлении в северном полушарии (или строго в северном направлении в южном полушарии). Солнечное время часто несколько отличается от местного поясного времени, поскольку часовой пояс имеет ширину в несколько градусов долготы, а каждый градус долготы эквивалентен по времени етырем мин.

Поступление солнечной энергии в любую точку земного шара может быть изучено двумя методами. Первый включает измерения, осуществляемые сетью метеостанций, а второй основан на использовании физических формул и констант. Прямая солнечная радиация / представляет собой поток излучения, поступающего непосредственно от солнечного диска (который можно рассматривать как точечный источник) и измеряемого в плоскости, перпендикулярной направлению на солнце. Диффузная радиация D поступает на землю от остальной части небесной полусферы, претерпевая рассеяние при прохождении через атмосферу. Суммарная солнечная радиация G включает оба вида излучения, падающего на горизонтальную плоскость - прямое и диффузное. Распределение диффузной радиации по небесной полусфере неравномерно; более интенсивно она поступает из зоны вокруг солнца с радиусом примерно 5°. Эта радиация известна под названием околосолнечной диффузионной радиации. Радиация может также отражаться от земли на любую наклонную поверхность. Однако этот поток весьма трудно поддается оценке.