(3a) L'angolo di incidenza dei raggi solari

Negli Stati Uniti e nelle altre nazioni a media latitudine a nord dell'equatore (per esempio, le nazioni europee), il percorso giornaliero del Sole (così come ci appare) è un arco nel cielo meridionale. (Naturalmente, in realtà è la Terra che si muove). Il punto più alto del Sole sopra l'orizzonte viene raggiunto a mezzogiorno, e l'altezza raggiunta dal Sole dipende dalla stagione-- è più alto nel pieno dell'estate, e più basso nel cuore dell'inverno.

Ai Giovani Esploratori una volta veniva insegnato (e forse è ancora così) che, se ci si perde in un bosco, si può trovare la direzione del nord, osservando da quale parte cresce il muschio sul tronco degli alberi. Il muschio evita l'illuminazione diretta del Sole, e, poiché l'arco che il Sole descrive nel cielo è percorso verso sud, il lato nord di un tronco d'albero è quello più in ombra.

Lo stesso avviene anche per la Terra. I raggi del Sole estivo, alto nel cielo, arrivano con un angolo molto inclinato rispetto all'orizzonte e riscaldano il suolo molto di più di quelli del Sole invernale, che colpiscono il suolo con un angolo radente. Anche se la durata del giorno è un fattore importante per spiegare perché le estati sono calde e gli inverni freddi, l'angolo di incidenza dei raggi solari è probabilmente più importante. Nell'estate artica, anche se il Sole è presente 24 ore al giorno, il calore prodotto è molto modesto, poiché il Sole si trova appena a sfiorare l'orizzonte e i suoi raggi arrivano con un angolo molto radente.

Il moto apparente del Sole nel cielo può essere importante nella progettazione di un edificio, in particolare nel posizionamento delle finestre, che intrappolano il calore solare. In regioni con un clima caldo e assolato, come nel Texas, in Arizona, o da noi, nell'Italia meridionale o in Sicilia, è meglio avere le finestre più grandi rivolte verso nord, per evitare il Sole. Le pareti rivolte a sud, viceversa, dovrebbero essere ben isolate termicamente e con finestre piccole, che permettano la ventilazione ma senza far entrare troppo Sole (delle imposte di legno, all'esterno delle finestre, potrebbero essere anche molto utili). Al contrario, in regioni come il Canada, devono essere scelte le direzioni opposte, per catturare più calore possibile del pallido Sole invernale.