Орбита Земли - окружность (примерно).
Окружность - фигура на плоскости.
В направлении движения Земли - по касательной к окружности (касательная тоже лежит в плоскости орбиты.
В перпендикулярном направлении - в плоскости, перпендикулярной касательной: хочешь оставаться в плоскости орбиты - к солнцу или от него, а хочешь - перпендикулярно плоскости орбиты, ну и во всех промежуточных направлениях.
Из-за специфики экспериментальной установки для измерений было желательно, чтобы оба интересующих направления лежали в горизонтальной (с земной точки зрения) плоскости - этим требованиям отвечает время - полдень, вдоль - оно и есть единственное направление, поперек - перпендикулярно плоскости орбиты.