Geographische Breite

Breitenkreise

Definition der geographischen Breite $\scriptstyle \phi$

50. Breitengrad in der Mainzer Innenstadt

Der 49. Breitengrad ist in Prešov (Eperies) mit einem Denkmal markiert.

Die geographische Breite (früher Breitengrad), φ oder B (lateinisch latitudo, englisch latitude, international abgekürzt mit Lat. oder LAT) ist die im Winkelmaß in der Maßeinheit Grad angegebene nördliche oder südliche Entfernung eines Punktes der Erdoberfläche vom Äquator. Die Breite erreicht Werte von 0° (am Äquator) bis ±90°an den Polen. Statt des Vorzeichens (traditionell +Nord, −Süd) ist auch N bzw. S zulässig.

Der für die geographische Breite verwendete Winkel wird nicht im Erdmittelpunkt gemessen, sondern entspricht dem Winkel zwischen der (idealisierten) Lotrichtung und der Äquatorebene der Erde (siehe Geozentrische Breite).

• Orte mit derselben Breite liegen auf einem Breitenkreis, auch Breitenparallel oder Parallelkreis genannt.
• Zur Identifikation eines Punktes auf der Erdoberfläche – zur Bestimmung seiner geographischen Lage – wird zusätzlich zur Breite die Angabe seiner geographischen Länge (früher Längengrades) benötigt. Die Definition der geografischen Breite geht auf Claudius Ptolemäus zurück.

Unterteilung

Die geographische Breite wird sexagesimal in Grad, Minuten und Sekunden angegeben, wobei ein Grad 60 Minuten und eine Minute 60 Sekunden entsprechen (wie in der Zeitangabe). Bei Dezimalgrad/-minuten/-sekunden werden Nachkommastellen angegeben.

Es gibt verschiedene Methoden der Darstellung, z. B.:

1. Grad, Minuten, Sekunden: 66° 43′ 12″
2. Grad, Minuten, Dezimalsekunden: 66° 43′ 12,0″
3. Grad, Dezimalminuten: 66° 43,20′
4. Dezimalgrad: 66,7200°

Eine Bogenminute entspricht entlang des Äquators und entlang der Meridiane einer Strecke von einer Seemeile bzw. 1852 Meter, während die Strecke der Bogenminute auf den Breitenkreisen φ (nördlich oder südlich des Äquators) um den Faktor cosφ kleiner ist. Der Abstand zwischen zwei Breitengraden beträgt dagegen immer ca. 111 km. Jedoch ist der Abstand an den Polen (111,694 km/°) durch die Erdabplattung geringfügig größer als am Äquator (110,574 km/°), da die Krümmung auf diesem Weg um ca. 1 % zunimmt.

Fehlt die Angabe °N oder °S, so stehen positive Werte für nördliche Breite und negative für südliche Breite.

Bei der Angabe von Ortskoordinaten ist die Breite stets zuerst anzugeben, dann erst die Länge: „B vor L, wie im Alphabet“. Ihren Grund hat diese Konvention in der Geschichte: die Breite konnte bereits Jahrhunderte vor der Länge ziemlich exakt bestimmt werden.

Koordinatenbeispiele

• München (Marienplatz): 48° 8′ 13,94″ nördliche Breite, 11° 34′ 31,98″ östliche Länge
• Santa Cruz County (Kalifornien): ca. 37° nördliche Breite, 122° westliche Länge

Ermittlung der geographischen Breite

Die Breite lässt sich recht einfach aus dem höchsten Sonnenstand (Mittagsbreite) oder aus der Höhe kulminierender Sterne bestimmen.

Auf der Nordhalbkugel der Erde gibt die Höhe des relativ hellen Polarsterns (Polaris) über dem Horizont ziemlich genau den Breitengrad an: Am Äquator erscheint der Polarstern am Horizont, am Nordpol steht er nahezu senkrecht am Himmel. Tatsächlich ist Polaris knapp 1° vom Himmelspol entfernt; der dadurch entstehende Fehler beträgt wegen der Erddrehung zweimal täglich 0°, zweimal ca. 0,75° und kann durch einfache Formeln oder Mittelung verringert werden.

Bereits die Seefahrer des späten 15. Jahrhunderts verstanden die Breite zur Navigation zu nutzen. Die Bestimmung der geographischen Länge war hingegen komplizierter und erforderte eine genaue Koppelnavigation oder die Messung von Mond-Stern-Distanzen. Seit Ende des 18. Jahrhunderts erfolgt sie mit der genauen Uhrzeit von Chronometern, seit Mitte des 20. Jahrhunderts mittels verschiedener Verfahren unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen terrestrischer Sender, seit den 1990er Jahren mit GPS-Satellitenempfängern.

Astronomische, ellipsoidische, geodätische und geozentrische Breite

• Astronomische Breite: bezeichnet in der Geodäsie den Winkel zwischen der tatsächlichen Lotrichtung und der Äquatorebene. Die Differenz zur ellipsoidischen Breite ist eine Komponente der Lotabweichung (die andere ist die Differenz astronomische minus ellipsoidische Länge).
• Ellipsoidische oder geodätische Breite: entspricht, wenn als Erdmodell ein Rotationsellipsoid verwendet wird, dem Winkel zwischen der Äquatorebene und der Ellipsoidnormalen. Diese Version der geografischen Breite wird in der Landesvermessung und Kartografie verwendet.
• Geozentrische Breite: ist die Richtung zum Erdmittelpunkt. Lotrichtung und Ellipsoidnormale verlaufen – außer am Äquator und an den Polen – nicht durch den Erdmittelpunkt. Die geozentrische Breite unterscheidet sich von der geographischen Breite um bis zu 0,2°.

Bei einem perfekten stabilen (abgeplatteten) Rotationsellipsoid (keine Berge bzw. Täler, konstante Dichte) entspräche die ellipsoidische Breite der astronomischen Breite. Zudem wäre die geozentrische Breite für jeden Ort zahlenmäßig am nächsten zum Äquator (d.h. kleinster Betrag).

Einfluss auf das Klima

Da die mittlere Sonneneinstrahlung auf einen Punkt der Erdoberfläche von dessen geographischer Breite abhängt, bestimmt diese wesentlich das lokale Klima und kann zur Definition der (geographischen) Klimazonen dienen: Die Tropen liegen zwischen den Wendekreisen (23° 26′) und die Polargebiete oberhalb der Polarkreise (66° 34′), dazwischen die Subtropen und gemäßigten Zonen.

Das Klima hängt auch von weiteren Faktoren ab; so sind z. B. europäische Orte wegen des Nordatlantikstroms in der Regel deutlich wärmer als asiatische und nordamerikanische Orte gleicher geographischer Breite.

Die geographische Breite hat nicht zuletzt auch Einfluss auf die Windverhältnisse. In früheren Zeiten, als Schiffe noch meist gesegelt wurden, waren diese für die Schifffahrt wie heute noch für Segelschiffe von großer Bedeutung. Aus der Zeit der Segelschiffe haben sich Bezeichnungen wie Rossbreiten oder Roaring Forties erhalten, welche die Windverhältnisse entsprechenden Breiten zuordnen.

Breitengrad

Der 48. Breitengrad als Pflastermosaik, Freiburg/Br., 2010

Das Wort Breitengrad wird mit unterschiedlicher Bedeutung verwendet. Einmal kann damit die geographische Breite in Grad selber gemeint sein, zum anderen der Breitenkreis, auf dem alle Orte gleicher geographischer Breite liegen, und hierbei manches Mal nur solche Breitenkreise, deren geographische Breite in Grad ganzzahlig ist.

Die näherungsweise Berechnung der Länge eines Breitenkreises, also seines Umfangs, sei am Beispiel des 48. Breitengrades, der Freiburg im Breisgau quert, hergeleitet: Unter der vereinfachten Annahme, die Erde sei eine Kugel, nicht abgeplattet zu den Polen hin, und der Erdradius sei rund 6 400 km, beträgt der Radius eines Breitenkreises, sein Abstand zur Erdachse (diese als Linie von einem Pol über die Erdmitte zum anderen Pol), für 48 Grad

$r=6\,400\ \mathrm {km} \cdot \cos 48^{\circ }$

also rund 4 280 km. Der Umfang dieses Kreises oder die „Länge des 48. Breitengrades“ ist

$U=2\cdot \pi \cdot r$

also gerundet 27 000 km.

Die physische Wiedergabe eines Breitengrades – beispielsweise durch einen Pflasterstreifen mit mittig liegendem Metallgürtel (siehe Abbildung) – müsste allerdings jeweils die Ungenauigkeit seiner Bestimmung widerspiegeln, wenn sein Bild nicht nur symbolisch zu verstehen sein soll. Denn selbst bei hoher Präzision – etwa mit einem durch zusätzliche Korrekturen verfeinerten GPS-Verfahren der Positionsbestimmung, deren Daten als Koordinaten über ein Bezugssystem auf einen zugrunde gelegten Bezugskörper bezogen werden, dessen Mitte mithilfe eines Referenzsystems der Erdmitte zugeordnet wird und dessen idealisierte Oberfläche dann innerhalb eines Referenzrahmens von Fundamentalstationen auf Orte der tatsächlichen Erdoberfläche übertragen und abgeglichen werden kann – ist keine exakte Angabe möglich, sondern je nach gewähltem numerischen Verfahren und der Berechnungstiefe eine sehr gute Annäherung. Abgesehen davon, dass sich auch lokal die Erdkruste natürlich bewegen kann, würde daher für die Angabe jener Stelle, an der man sich auf diesen Breitengrad stellt, „die Breite eines Breitengrades“ den Grad des Bestimmungsverfahrens wiedergeben.

Siehe auch

• Geographische Länge
• Meridian

Weblinks

 Commons: Latitudes – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: s. Br. – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wiktionary: n. Br. – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wiktionary: Breite ^[2] – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wiktionary: Breitengrad – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Abbildung zur geographischen Länge und Breite
• Geographische Längen- und Breitengrade deutscher Städte und Gemeinden (ca. 6.000)
• Java-Applet zur Darstellung von geographischer und geozentrischer Breite
• Umrechner verschiedener Koordinatensysteme m. visueller Kontrolle