Określanie szerokości geograficznej na podstawie obserwacji nieba.

Zanim pojawiły się satelity, żeglarze wyznaczali szerokość geograficzną za pomocą kąta mierzonego nad horyzontem. Pomysł jest prosty. Stań na równiku podczas równonocy, a południowe Słońce będzie dokładnie nad głową, na wysokości 90°. Idź na północ, a południowe Słońce będzie coraz niżej na południowym niebie. Kąt zmniejsza się dokładnie o jeden stopień na każdy stopień szerokości geograficznej, o który się przemieszczasz.

Na półkuli północnej, patrząc na południe w lokalne południe, wysokość Słońca wynosi

h = 90° − φ + δ

gdzie φ to szerokość geograficzna, a δ (delta) to deklinacja Słońca: szerokość geograficzna punktu na Ziemi znajdującego się dokładnie pod Słońcem danego dnia. Podczas równonocy wynosi 0°, a w ciągu roku zmienia się między około +23,44° a −23,44°.

Podczas równonocy δ = 0, więc φ = 90° − h. Zmierzona wysokość Słońca w południe wynosząca 49° oznacza szerokość geograficzną 41° N. Podczas przesilenia czerwcowego δ = +23,44°, więc na szerokości 40° N południowe Słońce osiąga wysokość 90° − 40° + 23,44° = 73,44°. W praktyce korzysta się z tabeli deklinacji Słońca dla danej daty — właśnie tak nawigatorzy korzystali z almanachu.

W nocy na półkuli północnej istnieje prostszy sposób. Polaris, Gwiazda Polarna, znajduje się mniej niż 1° od północnego bieguna niebieskiego — punktu na niebie, w który wskazuje oś Ziemi. Wysokość tego bieguna nad twoim horyzontem jest równa twojej szerokości geograficznej, więc wysokość Polaris ≈ twoja szerokość geograficzna (z dokładnością do około jednego stopnia). Jeśli Polaris znajduje się 52° nad horyzontem, jesteś w pobliżu 52° N. Na biegunie północnym znajduje się dokładnie nad głową, a na równiku — na horyzoncie.

Z półkuli południowej Polaris znajduje się pod horyzontem. Żadna jasna gwiazda nie wskazuje południowego bieguna niebieskiego, dlatego żeglarze z południa korzystali ze Słońca i innych metod.