Determinazione della latitudine

Mentre è più difficile determinare la longitudine, molto più semplice era stato già nell'antichità determinare la latitudine, infatti per la determinare la latitudine si possono utilizzare durante la notte l'altezza della stella polare, se siamo nel emisfero boreale, oppure l'altezza del sole (per capire come determinare l'altezza del sole dobbiamo aspettare di aver studiato i monti della terra).

Per determinare quindi la latitudine con la stella polare si sfrutta il modello di terra sferica: se siamo al Polo la stella polare la troviamo al nostro zenit e quindi a 90° rispetto all'orizzonte, se siamo invece all’equatore la stella polare avrà un'altezza di 0° e quindi si trova sul piano dell'orizzonte, se invece ci troviamo per esempio a 45° l'altezza della stella sarà di 45°. Questa diversa altezza lo possiamo utilizzare per determinare la latitudine.

Se prendiamo in riferimento il disegno per l'osservatore che si trova alla Polo Nord la stella polare si trova al suo zenit, mentre se si trova al equatore vedrà la stella polare sul piano dell’orizzonte, bisogna infatti tenere presente che le stelle sono così lontane dalla terra che i raggi che provengono da esse possono essere considerati paralleli, questo considerando anche l'estrema piccolezza della terra rispetto alle dimensioni della sfera celeste. Perciò i raggi della stella polare possono essere considerati paralleli tra loro.

Per l'osservatore che non si trova nei poli né al equatore l'angolo che bisogna determinare per misurare la latitudine è ϕ, immaginando che i raggi della stella polare possono entrare nella terra notiamo che si forma un triangolo rettangolo e che l’angolo α e αˈ primo sono uguali perché opposti al vertice.

Da questo deriva che ϕ e ϕˈ sono uguali perché complementari di angoli uguali, quindi se noi vogliamo determinare la latitudine è sufficiente determinare l’angolo ϕˈ che da un punto di vista astronomico corrisponde all'altezza (ovvero la distanza dell'astro dal piano dell'orizzonte).