При каких условиях солнце стоит наиболее высоко над горизонтом?

Коротко: всего выше Солнце бывает в момент истинного полудня (когда оно пересекает ваш местный меридиан), причём тем выше, чем ближе вы к экватору и чем ближе дата к тому дню года, когда склонение Солнца равно вашей широте. Абсолютный максимум (Солнце в зените, 90°) возможен только между тропиками.

Чуть подробнее по факторам:

• Суточный фактор: каждый день максимальная высота — в истинный полдень, а не обязательно в 12:00 по часам (мешают часовые пояса и «уравнение времени»).

• Сезонный фактор: наибольшая годовая высота — в день летнего солнцестояния вашей полусферы (около 21 июня на севере и 21 декабря на юге).

• География: чем меньше широта |φ|, тем выше восходит Солнце. На экваторе возможен зенит; у полюсов — никогда выше ~23,44°.

Удобная формула для высоты Солнца в истинный полдень:
h = 90° − |φ − δ|,
где φ — ваша широта, δ — склонение Солнца (от −23,44° до +23,44° в течение года).
Максимум в году получается при δ ≈ +23,44° (для северного полушария) или δ ≈ −23,44° (для южного).

Примеры:

• Экватор (φ = 0°): на равноденствиях (δ = 0°) h = 90° — Солнце в зените.

• Тропик Рака/Козерога (|φ| = 23,44°): в соответствующее солнцестояние h = 90°.

• Средние широты, скажем φ ≈ 55° с. ш.: в июне h ≈ 90° − |55° − 23,44°| ≈ 58,4°; в декабре h ≈ 11,6°.

• Полюс: максимум лишь ~23,44° в местное летнее солнцестояние.

Итого, Солнце стоит наиболее высоко в истинный полдень, как можно ближе к летнему солнцестоянию для вашей полусферы и чем ближе ваш регион к тропикам (или внутри них — в день, когда δ = φ, вплоть до зенита).