球体上的纬度

地球的这个视图展示了纬度(φ)和经度(λ)在球体模型上的定义，经纬网的刻度为10度。

球体上的经纬网

地球上经度相同和纬度相同的线组成的经纬网，是参考地球自转轴确定的。最基本的参考点为极点，它们是地球自转轴与地球表面的交点。通过地球自转轴的平面与地球表面的交线为子午线，任意一个子午线平面和格林尼治子午线平面组成的夹角定义了经度，子午线是经度相同的点连成的线。过地心且与地球自转轴垂直的平面和地球表面相交于一个大圆，该圆被称为赤道，平行于赤道的平面与地球表面相交于一圆，该圆上纬度相同。赤道的纬度为0°,北极的纬度为北纬90° (记作90°N或+90°)，南极的纬度为南纬90° (记作90°S或-90°)。任意一点的纬度为该点的半径与赤道平面的夹角。

如此定义的纬度通常被称为球形纬度，这样可以和后文提及的辅助纬度相区别。

特定名称的纬度

冬至时的太阳方向

除了赤道外，四条特殊的纬线

地球绕太阳运行的轨道平面叫做黄道，与地球自转轴垂直的平面是赤道面。黄道面和赤道面的夹角被称为黄赤交角，在图中以i{\displaystyle i} 表示，当前黄赤交角的值为23° 26′ 21″。因为这个角与地球自转轴和黄道法线的夹角相同，因此这个角也被称为地轴倾角。

该图像展示了一个垂直于黄道且通过地球自转轴的平面的横截面，该时刻为冬至，太阳直射点位于南回归线上。这时南极圈以南为极昼，而北极圈以北为极夜。夏至时太阳直射在北回归线上，极昼极夜现象正好与冬至时相反。回归线的纬度和黄赤交角相同，两个极圈的纬度等于黄赤交角的余角。只有在两条回归线之间地区有可能发生太阳直射现象。

这些纬线将在下面的墨卡托投影中清晰的标示出来。

球形的地图投影

在地图投影中，经线和纬线的形态并没有一个明确的规定。比如，在球形墨卡托投影中，纬线是水平的，经线是垂直的；而在横轴墨卡托投影中，并没有垂直的或者水平的经线和纬线，它们都是一些复杂的曲线。图中的红线就是前文中提到的特殊的纬线。

大范围或是全球的地图投影，是完全满足球形模型的，因为在最终绘制的地图上地球椭率忽略不计。

子午线上两点的距离

球面上的法线通过球心，因此，子午线上一点到赤道组成的弧段所对应的球心角，其大小等于该点的纬度 (φ)。如果子午线上两点的距离用 m(φ) 表示，那么，

其中，R表示地球的平均半径，为6371km。这是球形模型情况下最高精度的地球半径数值，因为更高的精度要求必须考虑地球椭率。地球半径R取值为6371km时，一度球心角所对应的子午线弧长为111.2km，一分球心角对应的子午线弧长为1.853km。

椭球体上的纬度

椭球体

1687年，艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，在这本书中，他证明了一个旋转着的自引力流体在处于平衡时其形状为扁椭球。 牛顿的结论最终于18世纪被大地测量学证明。扁椭球体是一个椭圆绕其短轴旋转180度得到的三维表面。旋转椭球体在本文中统称为为椭球体。（没有对称轴的椭球体被称为三轴椭球体）

在大地测量学的历史上，人们使用过很多不同的参考椭球。发明人造卫星之前，参考椭球是为适应局部地区的水准面设计的，因为在那时人们只能得到有限区域的地理数据。随着GPS的出现，自然的，人们开始使用地心椭球(如WGS84)，地心椭球的中心和地球质心重合，其短轴和地球自转轴重合。这些地心椭球的表面和大地水准面的距离通常在100米以内。由于纬度的定义依赖于参考的椭球，那么同一点在不同椭球上的纬度值不一样，因此，在没有确定参考椭球的情况下，不可能得到一点精确的经度纬度。政府部门保存的许多经纬度数据是基于以前的参考椭球确定的，因此有必要知道不同参考椭球得到的经纬度之间该如何互相转换。GPS手持设备包含了转换经纬度的数据库，该数据库可以在WGS84坐标系和当地坐标系之间相互转换经纬度。

大地纬度和地心纬度

大地纬度(φ)和经度(λ)在椭球体上的定义。除了赤道上的和两极外，椭球表面上一点的法线并不通过椭球中心。

椭球体上和球体上的经纬网构造方式是一致的。除了赤道上的和两极外，椭球表面上一点的法线并不通过椭球中心，但是椭球体上纬度的定义并没有改变，依然是一点的法线和赤道平面的夹角。鉴于此，纬度的用辞必须更加准确，以下是几种不同纬度的定义：

天文纬度

天文纬度 (Φ) 是地球表面一点的真垂线与赤道平面之间的夹角。真垂线，方向和铅垂线一致，指向重力加速度的方向。重力加速度是由地球质量产生的引力加速度和地球自转产生的离心加速度合成的。天文纬度可以通过测量天顶和恒星的角度来确定，其中，恒星的赤纬是已知的。

通常，地球表面上一点的真垂线既不与参考椭球的法线垂直，也不与大地水准面的法线垂直。天文法线和大地法线之间的夹角通常只有几弧秒，但这个差值在大地测量学中很重要。大地水准面是理想化的平均海平面，而地球真实表面上的一点，通常比理想化的大地水准面高或低，因此该点的真垂线与大地水准面的法线并不重合。另外，地表上一点在某一时刻的真垂线还受到潮汐力影响，但潮汐作用在计算大地水准面时被抵消了。

纬度转换为长度

地球的子午线总长度大约20003.93km。平均：

纬度1度 = 大约111km

纬度1分 = 大约1.85km

纬度1秒 = 大约30.9m

各纬度线附近的城市和其他地理区

北纬90度：北极

北纬80度：斯瓦尔巴群岛

北纬70度：摩尔曼斯克

北纬60度：奥斯陆、斯德哥尔摩、赫尔辛基、圣彼得堡、雷克雅未克、雅库茨克

北纬50度：伦敦、巴黎、布鲁塞尔、柏林、法兰克福、布拉格、克拉科夫、基辅、温哥华、莫斯科

北纬40度：马德里、伊斯坦布尔、安卡拉、喀什、北京、盐湖城、丹佛、华盛顿、纽约、平壤、首尔

北纬35度：东京、京都、拉斯维加斯、西西里岛、德黑兰、昆仑山脉、西安、日照、青岛

北纬30度：开罗、苏伊士运河、科威特城、新德里、珠穆朗玛峰、拉萨、三江并流、九寨沟、成都、重庆、长江三峡、武汉、杭州、休斯敦、新奥尔良

北纬25度：桂林、昆明、卡拉奇、迪拜、台北

北纬20度：香港、河内、吉达、孟买、内比都、广州、海口、三亚、厦门、火奴鲁鲁、哈瓦那

北纬10度：墨西哥城、科纳克里、亚的斯亚贝巴、胡志明市、宿务、圣荷西、城、加拉加斯

赤道0度：圣多美、利伯维尔、坎帕拉、新加坡、基多、吉隆坡

南纬10度：达尔文、罗安达、帝力、莫尔兹比港、利马、累西腓

南纬20度：塔那那利佛、苏瓦、苏克雷、贝洛奥里藏特

南纬25度：里约热内卢、圣保罗

南纬30度：悉尼、布里斯班、柏斯、阿德莱德、开普敦、布隆方丹、德班、复活节岛、圣地亚哥

南纬35度：墨尔本、堪培拉、布宜诺斯艾利斯、拉普拉塔河

南纬40度：惠灵顿、荷巴特、巴塔哥尼亚高原

南纬50度：麦哲伦海峡

南纬60度：德雷克海峡

南纬70度：南极半岛

南纬80度：罗斯冰架、昆仑站、沃斯托克站

南纬90度：南极、阿蒙森-斯科特站

高纬度

高纬度是地球表面南北纬度60度到90度之间的区域，是地球表面接受太阳辐射最弱的地带。高纬度地区所具有的物理和化学特性与其它纬度带明显不同，其自然资源和生物资源相对较少，人类活动也比其他地区较为冷清。高纬度地区的气候寒冷，多为极地气候或亚寒带针叶林气候。此外，总体来说，生活在高纬度的人身高普遍较高。

中纬度

中纬度是地球上热带到极地之间的地区，一般指南北纬30至60度。在气象学上有重要的地位，由于高纬度和低纬度的盛行气团在此交汇，本区的气旋活动频繁。中纬度内陆地区的气温与沿海差异较大，内陆大陆性较强 。

参见

经纬度

纬线

经度

经线

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