Leveysasteen määrittäminen taivaalta

Ennen satelliitteja merimiehet määrittivät leveysasteensa mittaamalla horisontin yläpuolisen kulman. Ajatus on yksinkertainen. Seiso päiväntasaajalla päiväntasauksen aikaan, niin keskipäivän Aurinko on suoraan yläpuolellasi 90°:n kulmassa. Kun kuljet pohjoiseen, keskipäivän Aurinko laskee eteläisellä taivaalla alemmas. Kulma pienenee täsmälleen yhden asteen jokaista kulkemaasi leveysasteastetta kohti.

Pohjoisella pallonpuoliskolla etelään päin katsottaessa paikallisen keskipäivän aikaan Auringon korkeus on

h = 90° − φ + δ

missä φ on leveysasteesi ja δ (delta) on Auringon deklinaatio: sen maapallon pisteen leveysaste, joka on kyseisenä päivänä suoraan Auringon alapuolella. Se on päiväntasauksina 0° ja vaihtelee vuoden aikana noin +23,44°:n ja −23,44°:n välillä.

Päiväntasauksena δ = 0, joten φ = 90° − h. Mitattu keskipäivän korkeus 49° tarkoittaa 41° pohjoista leveyttä. Kesäpäivänseisauksena δ = +23,44°, joten 40° N -leveydellä Aurinko nousee keskipäivällä korkeudelle 90° − 40° + 23,44° = 73,44°. Käytännössä käytät päivämäärän mukaista Auringon deklinaatiotaulukkoa – juuri näin merenkulkijat käyttivät almanakkaa.

Yöllä pohjoisella pallonpuoliskolla on oikotie. Polaris eli Pohjantähti sijaitsee alle 1°:n päässä taivaan pohjoisnavasta, pisteestä taivaalla, jota kohti Maan akseli osoittaa. Tämän navan korkeus horisontin yläpuolella vastaa leveysastettasi, joten Polariksen korkeus ≈ leveysasteesi (noin asteen tarkkuudella). Jos Polaris on 52° horisontin yläpuolella, olet lähellä leveyttä 52° N. Pohjoisnavalla se on suoraan yläpuolella, päiväntasaajalla horisontissa.

Eteläiseltä pallonpuoliskolta Polaris on horisontin alapuolella. Etelän taivaanapaa ei merkitse mikään kirkas tähti, joten eteläiset merenkulkijat turvautuivat Aurinkoon ja muihin menetelmiin.