Il est important pour la conception des capteurs solaires de calculer la hauteur du soleil et l’azimut à tout moment pour n’importe quel endroit de la terre. Cela est possible en utilisant la latitude φ, l’angle horaire ω et la déclinaison δ. Pour ce calcul, nous définissons le vecteur soleil  (figure 6) tel que:

Par projection dans le repère (Q,i ,j , k ) on a :

De même, un vecteur soleil peut être décrit au centre de la terre, comme le montre la figure 6.

Figure 6: Système de coordonnées horaires pour le vecteur position soleil  repéré par les coordonnées ω et δ

L’origine de ce système d’axes est le centre de la terre, l’axe m est défini par l’origine C et le point d’intersection entre le méridien d’observation et le plan équatorial, l’axe e perpendiculaire à l’axe m est situé dans le plan équatorial. L’axe p est aligné avec l’axe de rotation de la terre .

Par projection dans ce système d’axes, on a:

Ces deux systèmes de coordonnées sont liés par une rotation d’axe e, d’angle de latitude ϕ et de translation de rayon terrestre QC. Nous négligeons la translation le long du rayon terrestre car c’est environ 1/23 525 de la distance de la Terre au Soleil, et donc la différence entre les vecteurs de direction S et S ' est négligeable.

Le passage du système d’axes (m ,e , p) au système d’axes (z , e, n) par rotation d’axe e est décrit à la figure 7:

Figure 7

Avec les matrices de passage par rotation, on a :

Figure 8 : Vue composite des figures 5, 6 et 7

En combinant les équations (4), (7) et (8) on obtient:

L’équation (10) est une expression de la hauteur solaire fonction de l’angle solaire (ω), de la déclinaison (δ) et de la latitude ( ). En résolvant nous aurons :

De même nous aurons deux méthodes de calcul de l'azimut solaire (A). Encore une fois, ces expressions sont données en tenant compte de la convention de signe utilisée dans notre texte, c'est-à-dire que l'angle de l’azimut solaire est mesuré à partir du nord dans le sens horaire. La résolution nous donne alors un programme suivant :