由於到達地球表面的太陽輻射能量是隨緯度和季節而變化的，所以形成了氣候的南北差異和季節交替。太陽輻射在大氣上界的時空分佈，稱為天文輻射。由天文輻射所形成的天文氣候，反映了世界上實際氣候的基本狀況。圖7.1為北半水平面上天文輻射的季、年總量及其隨緯度而變化的分佈圖。由圖可見如下幾個特點： 1．太陽輻射年總量隨緯度增高而逐漸減少。其最大值在赤道，為1320×107J/(m2·a)最小值在極地為547×107J/(m2·a)，極地的太陽輻射年總量僅為赤道的41%。太陽輻射年總量的這種分佈，是造成溫度年平均值在北半球由南向北遞減的主要原因。2．在北半球夏半年太陽輻射總量的最大值在20°～30°N，為720×１０７J/(m2·a)由此向北向南逐漸減少。但是，由於夏半年的可照時數是隨緯度增高而延長的，所以夏半年南北之間太陽輻射總量的差異並不大，極地的太陽輻射總量約為赤道的83%。夏半年太陽輻射的這種分佈狀況使得南北之間溫度差異變小。3．在北半球冬半年太陽輻射總量的最大值在赤道，為660×１０７J/(m2·a)左右，並且隨緯度增高迅速減少，到極地已減少為零。這是由於北半球的冬半年太陽高度角和日照時數均隨緯度增高而減小的緣故。冬半年太陽輻射的這種分佈趨勢使得南北之間溫度差異變大。4．冬、夏半年太陽輻射總量的差異隨緯度增高而增大。低緯度地區，輻射總量差異小，所以氣溫變化相應較小，幾乎沒有季節之分；中、高緯度地區，輻射總量差異大，所以氣溫年變化大，季節性明顯。5．同一緯度上，太陽輻射總量都是相同的，也就是說，太陽輻射總量具有與緯圈平行成帶狀分佈的特點。這是氣候呈帶狀分佈的主要原因。當然，地球表面的實際氣候遠較天文氣候複雜。這是因為某地溫度的高低，不僅受太陽輻射總量的制約，還決定於地面淨輻射。地面淨輻射為正時，地面透過輻射交換獲得熱量，溫度升高；反之，溫度降低。就全球而言，年淨輻射隨緯度增高而減小，中、低緯度地區為正值，高緯度地區為負值，等值線一般與緯圈平行，呈現帶狀分佈。不過，由於海洋的反射率小於陸地，洋麵上的淨輻射大於同緯度陸面上的，致使年淨輻射的帶狀分佈遭到破壞。同在陸地上，也會因地表特性、溼度大小、雲量多少等不同，影響年淨輻射的帶狀分佈。輻射值的不均勻分佈，造成了熱量平衡的差異，影響到全球溫度的分佈。因此產生氣壓差，形成空氣運動，進而影響雲霧、降水等氣候要素的分佈，使得全球一年中最熱地帶在迴歸線附近而不在赤道上。由此可見，太陽輻射在氣候形成中所起的重要作用。