Hoe komt het dat een ondergaande zon groter is dan midden op de dag als hij hoger staat?

Dat is een vorm van optisch bedrog. In beide gevallen is het rondje even groot. Als verklaring wordt vaak gegeven dat je bij een laagstaande zon allerlei zaken ziet waarvan je de afmetingen kent zoals huizen, bomen etc. Die referentie heb je niet als de zon hoog aan de hemel staat.

Wanneer de zon (of maan) laag aan de horizon staat, is de optische weglengte door de atmosfeer erg lang. De atmosfeer heeft een gelaagde structuur: de temperatuur en dus de dichtheid veranderen, en vaak zijn er kleine temperatuurinversies of temperatuurvariaties met de hoogte. Deze kleine veranderingen in dichtheid kunnen licht afbuigen, en dat leidt tot vervormingen van de zon en maan als deze laag staan.

http://www.weerfotografie.nl/fotoalbum.php?cat=optisch&subcat=vervorming

Het is optisch bedrog; ik heb ooit op een enkel negatief met dezelfde brandpuntsafstand de zon in het zenit en vlak boven de horizon gefotografeerd en beide zonnen waren precies even groot (kan de opname helaas niet meer vinden).
Beide zonnen is natuurlijk figuurlijk bedoeld.

Is optisch bedrog. Zoek elders op GV. Daar is dezelfde vraag gesteld ivm de maan.

Dit is een zon-illusie, er is ook een maan-illusie, die kan ook zeer spectaculair zijn. Ik denk dat de atmosfeer het beeld vertekend (door lenswerking) als de zon/maan heel laag staat.