De hoeveelheid insolatie die op het aardoppervlak wordt ontvangen, is niet overal gelijk. Zij varieert naar gelang van de plaats en de tijd. In de tropische gebieden is de jaarlijkse insolatie maximaal, maar naar de polen toe neemt zij geleidelijk af. De zonnestraling is hoger in de zomer en lager in de winter. De belangrijkste factoren die de hoeveelheid ontvangen insolatie beïnvloeden zijn
- Zonneconstante
- De hoek van inval van de zonnestralen
- Duur van de dag
- Afstand van de aarde tot de zon
- Doorzichtigheid van de atmosfeer
Zonneconstante
Aan de top van de atmosfeer van de aarde wordt de ontvangen insolatie uitgedrukt als de zonneconstante. Deze wordt ontvangen aan de top van het atmosferische oppervlak (thermopauze) op een loodrecht vlak op de zonnestraal. De gemiddelde insolatie die wordt ontvangen in de thermopauze is 1368Wm2 (Watt per vierkante meter) energie (zonneconstante) in de vorm van korte golven. Daarom wordt dit de zonneconstante genoemd voor die gemiddelde afstand tot de zon. Deze zonneconstante varieert over 1 Wm2 door periodieke verstoringen en explosies in het zonneoppervlak, die in principe gerelateerd zijn aan zonnevlekken. Zonnevlekken zijn donkere en koelere gebieden die zichtbaar zijn op het oppervlak van de zon. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat er meer en meer energie vrijkomt wanneer de zonnevlekken in groten getale aanwezig zijn. Het aantal zonnevlekken neemt ook regelmatig toe of af, waardoor een cyclus van 11 jaar ontstaat.
De hoek van inval
Aangezien de aarde een geoïde is die op een bol lijkt, raken de zonnestralen het aardoppervlak op verschillende plaatsen onder verschillende hoeken. Dit hangt af van de breedtegraad van de plaats. Hoe hoger de breedtegraad, des te kleiner is de hoek die ze maken met het aardoppervlak. Het gebied dat door de verticale stralen wordt bestreken, is altijd kleiner dan dat van de schuine stralen. Als een groter gebied wordt bestreken, wordt de energie verspreid en neemt de netto ontvangen energie per oppervlakte-eenheid af. Bovendien doorkruisen zonnestralen met een kleine hoek een groter deel van de atmosfeer dan stralen die onder een grote hoek invallen.
Duur van de dag
De lengte van de dag bepaalt de duur van het zonlicht, dat van invloed is op de hoeveelheid zonnestraling die door het aardoppervlak wordt ontvangen. Hoe langer de zonneschijn schijnt, hoe meer zonnestraling een deel van de aarde ontvangt. Bijvoorbeeld, aan de evenaar is de lengte van dagen en nachten 12 uur in alle maanden, maar in de tropen van Arctica en Antarctica varieert de zonneschijnduur tussen 0 en 24 uur. Op de herfst- en lentequinoxen (respectievelijk 23 september en 21 maart) staat de zon 's middags boven de evenaar. De dag en de nacht zijn op deze dagen overal op aarde gelijk en de grootste hoeveelheid insolatie wordt ontvangen aan de evenaar, en de hoeveelheid insolatie neemt af naar de polen toe. Dit wordt veroorzaakt door de verticale zonnestraling aan de evenaar, maar naarmate de breedte toeneemt, worden de stralen steeds schuiner. Daarom neemt naar de polen toe de ontvangen energie steeds verder af.
Afstand van de aarde tot de zon
De aarde draait rond de zon in een elliptische baan, waardoor de afstand tussen de zon en de aarde jaarlijks verandert. De gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon bedraagt ongeveer 149.600.000 km. Wanneer de aarde het verst (152 miljoen km) van de zon verwijderd is, staat dit bekend als 'aphelium' op 4 juli. Perihelium (147 miljoen km) komt voor op 3 januari van elk jaar en is de afstand het kleinst. Tijdens het aphelium is het noordelijk halfrond naar de zon gericht en ontvangt daardoor ongeveer 7 procent minder energie dan het perihelium (zuidelijk halfrond).
Doorzichtigheid van de Atmosfeer
De atmosfeer is niet doorzichtig voor alle straling die van de zon komt, vanwege de verschillende samenstellingen en lagen. Het is ook een van de bepalende factoren van de zonnestraling die het aardoppervlak bereikt. De atmosfeer bestaat uit gassen, waterdamp en deeltjes. De atmosfeer is een mengsel van gassen, zoals stikstof (N), zuurstof (O2), argon, koolstofdioxide, neon (Ne), helium (He), methaan (CH4), krypton (Kr), ozon (O3), distikstofoxide (N2O), waterstof (H) en xenon (Xe). De atmosfeer bevat ook waterdamp, water in gasvormige toestand.
Hoe langer het daglicht, hoe meer insolatie er per dag wordt ontvangen.
