Se definirmos insolação solar como a quantidade de energia
solar que atinge uma unidade de área da Terra,
e considerando que quando o Sol está a uma altura 
em
relação ao horizonte, a mesma energia é espalhada por
uma área
vemos que devido a variação da altura máxima do Sol para
um lugar devido á inclinação da órbita leva a uma
variação na insolação, devido à variação da área iluminada
na superfície da Terra.
Para Porto Alegre, cuja latitude é 
, a altura máxima
do Sol no Solstício de Verão (
21 Dez) é 
,
já que o Sol está a (30
lat - 23.5 decl.) 
do zênite ao meio-dia.
Ao meio-dia no Solstício de Inverno ( 21 Jun),
a altura máxima do Sol é 
, já que o Sol está
a (30 lat + 23.5 decl.) 
do
zênite.
Desconsiderando por enquanto a variação da insolação
solar devido á variação da distância da Terra ao Sol,
isto é, considerando a energia do Sol no zenite (
) constante,
temos:
isto é, a insolação em Porto Alegre é 66% maior no
verão do que no inverno.
Em comparação, o efeito da variação da distância entre
a Terra e o Sol pode ser calculado levando em conta que a energia do Sol
por unidade de área que alcança a Terra é dada por:
onde 
é a distância da Terra do Sol no
momento.
A variação da insolação solar devido á variação
de 3% da distância Terra-Sol entre o afélio e o periélio é
portanto:
isto é, em janeiro (afélio), a insolação solar é
6% maior do que em junho (periélio). Este pequeno efeito é
contrabalançado pela maior concentração de terra no
hemisfério norte.
Introdução à Astronomia e à
Astrofísica
