L'explication erronée la plus répandue est que la Terre est plus loin du Soleil en hiver qu'en été. Ceci est faux : la Terre est au plus près du Soleil au mois de janvier ! 

La variation de l'angle d'incidence des rayons du Soleil sur la Terre au cours de l'année (cf. Course du Soleil à différents moments de l'année) en est responsable. Deux de ses conséquences sont développées ci-dessous.

L'angle avec lequel le rayon solaire frappe la surface terrestre en hiver et en été est différent. L'énergie d'un faisceau de mêmes dimensions est répartie sur une plus grande surface en hiver qu'en été. En un lieu donné, l'énergie solaire reçue est donc inférieure en hiver qu'en été.

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Lors de la traversée de l'atmosphère, qui réfléchit, absorbe ou diffuse des parties du rayonnement solaire, le rayonnement est considérablement réduit. La réduction est d'autant plus forte que la couche d'atmosphère à traverser est importante. Selon l'angle avec lequel les rayons arrivent en un lieu, la longueur de leur trajet dans l'atmosphère varie : en été, l'angle d'incidence des rayons (65° à midi) est plus proche de la normale (90°) qu'en hiver (17° à midi) ; le trajet à effectuer dans l'atmosphère est plus court. Le rayonnement au sol est donc supérieur en été qu'en hiver. Elle est aussi toujours supérieure à midi qu'aux lever et coucher du Soleil.

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Pour aller plus loin, le site de Audience, projet européen de téléformation des architectes à la maîtrise des ambiances : http://audience.cerma.archi.fr/cerma/pageweb/theorie/solaire/rayont_solaire.html