(3a) l'angle d'incidence des rayons du soleil

    Aux USA et dans d' autres pays du nord ,de latitude moyenne (par exemple ceux de l'Europe), le trajet quotidien du soleil nous apparaît comme un arc dans le ciel méridional. (naturellement, c'est la terre qui en fait se déplace.) La plus grande hauteur du soleil ,au-dessus de l'horizon, se produit à midi, et dépend de la saison de l'année. Elle est maximale au milieu de l'été, minimale en plein hiver.

    On a l'habitude d'enseigner aux scouts (que vous êtes peut être toujours) que si quelqu'un qui est égaré en forêt ,il peut souvent trouver la direction du nord en vérifiant le côté des troncs d'arbre où la mousse s'est surtout développée. La mousse évite la lumière directe du soleil et pousse du côté nord des troncs d'arbres, puisque le trajet du soleil traverse le ciel méridion (=méridien).

    Pour des raisons semblables, mais cette fois pour recueillir la lumière du soleil, plutôt que l' éviter, les capteurs solaires pour production d'eau de chauffage ou d'électricité font toujours face au sud. De plus, ils sont toujours inclinés d'environ un angle de 45°, pour que l'arrivée des rayons solaires soit la plus perpendiculaire possible. Le collecteur est alors exposé à la plus grande concentration de la lumière du soleil. Comme le schéma le montre, si le soleil est à 45 degrés au-dessus de l'horizon, un collecteur de 0.7 mètre, perpendiculaire aux rayons, collecte autant de lumière du soleil qu'un collecteur de1 mètre à plat par terre. Il réchauffe donc son eau plus rapidement et atteint une température plus élevée. Les producteurs français de vin choisissent ainsi les versants au sud des collines. Ils les préfèrent depuis des siècles, parce que la maturation des raisins demande beaucoup de sole.

    Le même principe est aussi valable partout sur terre. Les rayons du soleil d'été, hauts dans le ciel, arrivent sous un angle abrupt et chauffent la terre beaucoup mieux que ceux de l'hiver, qui frappent le sol avec un angle peu marqué. Bien que la durée du jour soit un facteur important dans l'explication de la chaleur des étés et de la froidure des hivers , l'incidence de la lumière du soleil est en réalité plus importante. En été ,dans l'Arctique, bien que le soleil brille 24 heures sur 24, il fait plutôt froid, parce le soleil est bas sur l'horizon et que sa lumière arrive sous un angle faible.

    Le mouvement apparent du soleil peut être important pour la conception d'un bâtiment, en particulier dans la mise en place des fenêtres, qui captent la chaleur du soleil. Dans un climat ensoleillé ,chaud ,de type Texas ou Arizona, il vaut mieux avoir le plus possible de fenêtres au nord, pour éviter le soleil. Les revêtements sud et les murs doivent, d'autre part, être bien isolés, avec de petites fenêtres, autorisant une éventuelle ventilation mais n'admettant que peu la lumière du soleil (Des volets en bois à l'extérieur des fenêtres sont également utiles.).

    Au Canada les orientations inverses devraient être choisies, pour capter autant de chaleur possible du soleil d'hiver.

    Les terrasses au-dessus des fenêtres du sud sont également utiles. En été, comme le soleil est haut dans le ciel à midi, les fenêtres restent dans l' ombre et cela maintient la maison à la fraîcheur. Cependant en hiver, le soleil reste proche de l'horizon et ce surplomb n' empêche pas lumière et chaleur de pénétrer par la fenêtre jusqu'aux pièces intérieures.