Sau khi bức xạ mặt trời đi qua khí quyển, cường độ và phân bố năng lượng quang phổ của nó thay đổi. Năng lượng của bức xạ mặt trời đến mặt đất nhỏ hơn nhiều so với bầu khí quyển trên. Trên phổ mặt trời, sự phân bố năng lượng gần như tuyệt chủng trong vùng phổ cực tím, giảm xuống còn 40% trong vùng phổ nhìn thấy được và tăng lên 60% trong vùng phổ hồng ngoại.
Trong ranh giới trên của bầu khí quyển Trái Đất, tổng bức xạ hàng ngày là lớn nhất ở Bắc bán cầu trong thời gian hạ chí, và sự phân bố từ cực đến xích đạo là tương đối đồng đều; trong đông chí, tổng bức xạ hàng ngày ở bắc bán cầu là nhỏ nhất, với số không trong vòng tròn cực, và sự khác biệt lớn nhất giữa phía bắc và phía nam. Tình hình được đảo ngược ở nam bán cầu. Trong phân mùa xuân và thu phân, sự phân bố của tổng bức xạ hàng ngày tỷ lệ thuận với cosin của vĩ độ. Khu vực giữa vùng nhiệt đới của ung thư và vùng nhiệt đới của Capricorn có tổng bức xạ hàng ngày lớn nhất hai lần một năm, với những thay đổi nhỏ hàng năm. Vĩ độ càng cao, sự thay đổi tổng bức xạ hàng ngày càng lớn.
Sự phân bố của bức xạ tổng số hàng năm toàn cầu đạt bề mặt về cơ bản là hình dải, và chỉ bị phá hủy ở vĩ độ thấp. Trong khu vực xích đạo, do điều kiện nhiều mây, tổng bức xạ hàng năm không phải là cao nhất. Trong vành đai cao cận nhiệt đới của bán cầu bắc và nam, đặc biệt là ở các vùng sa mạc của đất liền, tổng bức xạ hàng năm là tương đối lớn, và tối đa là ở đông bắc châu Phi.
