در طول تاریخ، بشر همواره به دنبال یافتن پاسخ این سوال بوده است: "من کجا هستم؟" برای پاسخ به این پرسش اساسی، سیستم‌های مختصات جغرافیایی پدید آمدند. یونانیان باستان و چینی‌ها از اولین کسانی بودند که تلاش کردند شبکه‌های منطقی را برای تعیین موقعیت مکانی ایجاد کنند. بطلمیوس، جغرافی‌دان یونانی، یک سیستم مختصات موفق ایجاد کرد و در کتاب خود با نام "جغرافیا"، مختصات عرض و طول جغرافیایی مکان‌های مهم در دنیای شناخته شده آن زمان را فهرست کرد.

سیستمی که بطلمیوس پایه‌گذاری کرد، در قرون وسطی به شکل امروزی تکامل یافت. این سیستم با استفاده از درجه (°) مکان‌ها را مشخص می‌کند. در ادامه با مفهوم خطوط فرضی عرض و طول جغرافیایی که کره زمین را تقسیم می‌کنند، آشنا خواهیم شد.

نکات کلیدی

• خطوط عرض جغرافیایی به صورت افقی کشیده شده‌اند و نشان می‌دهند که یک مکان چقدر با استوا (equator) فاصله دارد (به سمت شمال یا جنوب).
• خطوط طول جغرافیایی به صورت عمودی کشیده شده‌اند و نشان می‌دهند که یک مکان چقدر با نصف‌النهار مبدأ (prime meridian) فاصله دارد (به سمت شرق یا غرب).
• مختصات جغرافیایی از عرض و طول جغرافیایی برای تعیین دقیق موقعیت مکانی استفاده می‌کنند و به درجه، دقیقه و ثانیه تقسیم می‌شوند.

عرض جغرافیایی (Latitude)

خطوط عرض جغرافیایی به صورت افقی روی نقشه رسم می‌شوند. این خطوط، که به آن‌ها مدار نیز گفته می‌شود، با یکدیگر موازی هستند و فاصله‌شان از هم تقریباً یکسان است. فاصله بین هر خط عرض جغرافیایی (یا درجه عرض جغرافیایی) تقریباً 111 کیلومتر است. این مقدار به دلیل شکل بیضی‌گون زمین (و نه کروی کامل) کمی تغییر می‌کند.

درجه‌های عرض جغرافیایی از 0 تا 90 درجه در هر دو جهت شمال و جنوب امتداد دارند. استوا، خط فرضی که سیاره را به نیمکره‌های شمالی و جنوبی تقسیم می‌کند، نمایانگر 0 درجه است. درجه‌ها در هر جهت از این نقطه افزایش می‌یابند. 90 درجه شمالی، قطب شمال و 90 درجه جنوبی، قطب جنوب را نشان می‌دهد.

طول جغرافیایی (Longitude)

خطوط عمودی روی نقشه، خطوط طول جغرافیایی نامیده می‌شوند که به آن‌ها نصف‌النهار نیز می‌گویند. برخلاف خطوط عرض جغرافیایی، این خطوط با هم موازی نیستند و در قطب‌ها به هم می‌رسند. بیشترین فاصله بین این خطوط در استوا است که تقریباً 111 کیلومتر (مانند خطوط عرض جغرافیایی) است.

درجه‌های طول جغرافیایی از نصف‌النهار مبدأ تا 180 درجه به سمت شرق و 180 درجه به سمت غرب امتداد دارند. نصف‌النهار مبدأ، خط فرضی است که زمین را به نیمکره‌های شرقی و غربی تقسیم می‌کند. این خط در گرینویچ، انگلستان قرار دارد. خط بین‌المللی زمان در اقیانوس آرام در طول جغرافیایی 180 درجه قرار دارد.

رصدخانه سلطنتی گرینویچ در سال 1884 به عنوان محل نصف‌النهار مبدأ توسط یک کنفرانس بین‌المللی به منظور اهداف ناوبری تعیین شد.

استفاده از عرض و طول جغرافیایی

برای تعیین دقیق موقعیت مکانی روی سطح زمین، از مختصات عرض و طول جغرافیایی استفاده می‌شود. هر درجه به 60 قسمت مساوی به نام دقیقه (') و هر دقیقه به 60 قسمت مساوی به نام ثانیه (") تقسیم می‌شود. توجه داشته باشید که این واحدها با واحدهای زمان متفاوت هستند.

برای ناوبری بسیار دقیق، ثانیه‌ها را می‌توان به دهم، صدم یا حتی هزارم تقسیم کرد. درجه‌های عرض جغرافیایی با N (شمال) یا S (جنوب) و درجه‌های طول جغرافیایی با E (شرق) یا W (غرب) مشخص می‌شوند. مختصات را می‌توان به صورت DMS (درجه، دقیقه، ثانیه) یا اعشاری نوشت.

نمونه‌هایی از مختصات جغرافیایی

• ساختمان کنگره آمریکا در مختصات 38° 53' 23" شمالی، 77° 00' 27" غربی واقع شده است.
  • به این معنی که 38 درجه، 53 دقیقه و 23 ثانیه شمال استوا و 77 درجه، 0 دقیقه و 27 ثانیه غرب نصف‌النهار مبدأ قرار دارد.
• برج ایفل در پاریس، فرانسه در مختصات 48.858093 شمالی، 2.294694 شرقی قرار دارد.
  • در فرمت DMS، این مختصات به صورت 48° 51' 29.1348'' شمالی، 2° 17' 40.8984'' شرقی نمایش داده می‌شود که به معنی 48 درجه، 51 دقیقه و 29.1348 ثانیه شمال استوا و 2 درجه، 17 دقیقه و 40.8984 ثانیه شرق نصف‌النهار مبدأ است.