Mitä leveyspiirit mittaavat?

Leveyspiirit ovat kuvitteellisia vertailulinjoja, jotka kuvaavat kuinka kaukana maapallon sijainti pohjoisessa tai etelässä on päiväntasaajasta. Leveysaste mitataan asteina, minuutteina ja sekunteina pohjoiseen tai etelään. Päiväntasaajan arvo on nolla astetta ja pohjois- ja etelänavat 90 astetta pohjoista ja etelää. Leveysaste yhdistettynä pituusasteeseen antaa koordinaatin mille tahansa maapallon sijainnille.

Maa on melkein pallomainen, vaikkakaan ei pallo, koska se pullistuu hieman keskellä. Puolikkaaksi leikattu pallo muodostaa ympyrän leikkausviivaa pitkin. Ympyrät on jaettu 360 asteeseen. Tämä mahdollistaa pallon pinnan jakamisen myös 360 asteeseen. Toisin kuin ympyrä, pallo on kolmiulotteinen esine. Pallo tarvitsee siis kohtisuorat vertailulinjat, joista kukin on 360 astetta kuvaamaan pallon sijainti.

Maapallon 360 asteen vertailulinjat on merkitty vaakasuorille linjoille ja pystysuorille viivoille pituus. Tällöin leveyspiirit voivat määrittää sijainnin olevan maan päällä ylös tai alas, ja pituusviivat kuvaavat sijainnin vasemmalle tai oikealle puolelle tavallisesta vertailupisteestä. Maantieteellisesti ylhäältä, alhaalta, vasemmalta ja oikealta korvataan kardinaalisilla suunnilla pohjoiseen, etelään, länteen ja itään.

Sijainnin ylös, alas, vasemmalle tai oikealle kuvaus ei ole täydellinen antamatta vertailupistettä tai viivaa. Jotta leveys- ja pituusasteet olisivat hyödyllisiä, maapallolle perustettiin vertailulinjat, jotka sallivat pituusaste ja leveysaste määrittääksesi kuinka kaukana sijainti on ylös, alas, vasemmalle tai oikealle hyväksytystä sijainnista viite. Leveysasteelle Päiväntasaaja nimettiin nollan asteen vertailulinjaksi, joka on yhtä kaukana pylväistä. Pylväistä tuli sitten 90 astetta pohjoista ja etelää. Pituusaste käyttää Prime Meridian- tai Greenwich-viivaa nolla asteena muiden viivojen kanssa itään tai länteen merkittyjen viivojen kanssa.

Maa on kallistunut akselilleen, mikä aiheuttaa kausiluonteisia ilmastomalleja maapallolla. Tämä kallistus on myös johtanut useiden erityisten leveysasteiden antamiseen nimille. Arktisen ja Etelämantereen ympyrät ovat 66,5 astetta pohjoisessa ja etelässä. Näiden leveysasteiden ja niiden napojen välillä aurinko pysyy taivaalla vähintään yhden kokonaisen päivän vuosittain. Syöpätroopin välillä 23,5 astetta pohjoisessa ja Kauris-tropiikan välillä 23,5 astetta etelässä aurinko saavuttaa zenitin (suoraan yläpuolella) vuoden aikana.

Päiväntasaajan käyttäminen leveyspiirin vertailulinjana mahdollistaa myös taivaallisen navigoinnin hyvin yksinkertaisesti. Pohjoistähti, Polaris, sijaitsee melkein suoraan pohjoisnavan yli. Pohjatähden kulman mittaaminen horisontin yläpuolella, kun seisoo pohjoisnavalle, antaa lähes 90 asteen kulman, saman leveyspiirin pohjoiseen kuin pohjoisnavan. Päiväntasaajalla, olettaen selkeän näköyhteyden, pohjoistähti lepää lähellä horisonttia, noin nolla asteen kulma - sama kuin päiväntasaajan leveysaste. Päiväntasaajan pohjoispuolella olevat leveysasteet mittaa myös kulman pohjoistähden suhteen, joka on lähes sama kuin niiden leveysaste. Kellojen ja tähtipöytien kehitys mahdollisti muiden tähtien käyttämisen myös maantieteellisen sijainnin vertailupisteinä.