Ambas as construções apresentadas estão corretas – «estar grato a...» e «estar grato por...». No entanto, o uso diferenciado das preposições confere às frases significados diferentes.
Quando afirmamos a nossa gratidão dizendo «estou grato...», dirigimo-nos a alguém por causa de alguma coisa feita em nosso favor ou benefício. Assim, afirmando «estou grata por este dia de sol» significa que eu estou grata a alguém – no caso, não se explicita quem –, pela razão de proporcionado alguma coisa («dia de sol»).
Por outro lado, em «estou grata a este dia de sol», agradeço ao dia de sol alguma coisa feita a meu favor que não fica explícita. A estranheza desta segunda sequência pode estar no facto de o agradecimento ser dirigido a uma entidade não animada, marcada pela expressão nominal – «dia de sol». Acontece, porém, que, na frase, se atribuem propriedades humanas a «dia de sol», num processo de personificação que faz a expressão equivaler a uma pessoa a quem se agradece.