太陽與地球的相對位置可以用兩種方法表達 其一為太陽傾角(赤緯)與時角 其二為太陽高度角與方位角。

1.太陽赤緯：太陽入射光與地球赤道之間的角度，由于地球自轉軸與公轉軸之間的角度基本不變，因此太陽赤緯歲季節不同而周期性的變化。 solar declination

為四年周期平均值閏年赤緯角度余弦表達形式表

正弦表達形式

精確表達形式

其中： N:自1月1日起計數

2.太陽時角：當地時間12時為0，前后每隔1小時+15°，例10時與14時均為30° hour angle

3.太陽方位角：*方位角-從某點指北方向線起，依順時針方向到目標方向線之間的水平夾角。取0~360

太陽方位角指太陽光線在地面上的投影與當地子午線的夾角，可近似看作是豎立在地面上的直線在陽光下陰影與正南方向的夾角。方位角以正南為零，向西逐漸變大，向東逐漸變小。 solar azimuth

(β)=arctan[cos(φ)*cos(δ)*sin(h)/{sin(φ)*sin(α)-sin(δ)}].

4.太陽高度角：太陽光線與地面的夾角 solar elevation angle

(α)=arcsin{sin(φ)*sin(δ)+cos(φ)*cos(δ)*cos(h)}.

α太陽高度角 β：太陽方位角 φ：當地緯度 h：時角

5.太陽天頂角：太陽光線與地面法線間的夾角與太陽高度角互余 zenith angle

因赤緯值日變化很小，一年內任何一天的赤緯角δ可用下式計算：

sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)/180*pi]

式中N為日數，自每年1月1日開始計算,δ單位為弧度。

更準確的太陽赤緯計算公式則為：

δ=0.006918-0.399912*cos(b)+0.070257*sin(b)-0.006758*cos(2*b)+0.000907*sin(2*b)-0.002697*cos(3*b)+0.00148*sin(3*b)

其中delta的單位為度(deg);pi=3.1415926為圓周率;b=2*pi*(N-1)/365，單位為弧度;

N為日數，自每年1月1日開始計算。

太陽赤緯，是地球赤道平面與太陽和地球中心的連線之間的夾角。

赤緯角以年為周期，在+23 °26′與-23 °26′的范圍內移動，成為季節的標志。