由于地球的自转和地球绕太阳的公转导致太阳位置相对于地面静止物体的运动。这种变化是周期性和可以预测的。地球极轴和黄道天球极轴存在的一个27°的夹角，引起了太阳赤纬角在一年中的变化。冬至时这个角为23°27′，然后逐渐增大，到春分时变为0并继续增大，夏至时赤纬角最大为23°27′，并开始减小；到秋分时赤纬角又变为0°，并继续减小，直到冬至，另一个变化周期开始。再考虑到该地位置因素及一年四季的太阳方位变化，可以初步确定所设计装置的尺寸、高度角和方位角等的范围。
