Die von der Sonne ausgesandte Strahlung besteht neben sichtbarem Licht aus elektromagnetischen Wellen mit sehr unterschiedlichen Wellenlängen. Da die meisten spektralen Anteile durch die Absorption der Moleküle in der Atmosphäre herausgefiltert werden, kommen auf der Erdoberfläche jedoch vor allem das sichtbare Licht sowie infrarotes Licht an. Das Intensitätsmaximum der Sonnenstrahlung liegt im gelb-grünen Spektralbereich – das entspricht der Wärmestrahlung der Sonnenoberfläche, die rund 60o0 Grad Celsius heiß ist.
Die gesamte auf der Erde ankommende Strahlungsleistung der Sonne bezeichnen Physiker und Meteorologen als Solarkonstante. Ihren Mittelwert hat die Weltorganisation für Meteorologie in Genf auf 1367 Kilowatt pro Quadratmeter ermittelt. Er schwankt um nur wenige Prozent, zum Beispiel durch die veränderliche Zahl der Sonnenflecken und den übers Jahr leicht unterschiedlichen Abstand zwischen Sonne und Erde. Im Verlauf von vielen Millionen Jahren nimmt die Strahlungsleistung der Sonne allmählich zu. Ursache ist die astrophysikalische Entwicklung, die sie wie jeder Stern durchläuft. So ist die Leuchtkraft der Sonne heute um etwa 40 Prozent stärker als kurz nach ihrer Entstehung vor rund 4,6 Milliarden Jahren.
Der Anteil der Sonnenstrahlung, der ungehindert durch Wolken auf der Erdoberfläche ankommt, wird im Fachjargon Direktstrahlung genannt. Licht, das zuvor an Wasser-, Eis- oder Staubteilchen reflektiert wurde, heißt diffuse Strahlung. Beide Anteile zusammen bezeichnen die Meteorologen als Globalstrahlung. Sie hängt stark vom geografischen Ort und von der Jahreszeit ab. Je näher sich ein Ort am Äquator befindet, desto höher steht die Sonne am Himmel – und desto mehr Strahlung kommt pro Flächeneinheit am Boden an. Bei wolkenlosem Himmel beträgt der Wert der Globalstrahlung in Mitteleuropa im Hochsommer im Schnitt rund 900 Watt pro Quadratmeter. Über das gesamte Jahr summiert, erreicht die Globalstrahlung in Deutschland auf jedem Quadratmeter zwischen 900 und 1200 Kilowattstunden. In Spanien werden rund 2000 Kilowattstunden, in der Sahara sogar teils deutlich über 2500 Kilowattstunden pro Jahr und Quadratmeter erreicht.
Der Jahresertrag an Sonnenstrahlung variiert außerdem mit der Höhe über dem Meer – je höher ein Ort liegt, desto mehr Strahlung kommt dort an – und mit der Neigung der Oberfläche. Daher werden Solarkollektoren gekippt und zur Sonne ausgerichtet, damit sie möglichst viel von ihrer Energie einfangen können.
