Geographische Breite

Definition und Bedeutung

Die geographische Breite (B oder φ), auch geodätische Breite oder Breitengrad genannt, ist ein Winkel zur Angabe der Lage eines Ortes auf der Erde. Sie wird vom Äquator aus gemessen: Der Äquator hat 0°, der Nordpol +90° und der Südpol −90°. Statt positiver oder negativer Vorzeichen können die Kennzeichnungen N für Nord und S für Süd verwendet werden, zum Beispiel 90° S für den Südpol.

Bei der geographischen Breite wird die Erde als Ellipsoid betrachtet. Gemessen wird der Winkel zwischen der Äquatorebene und der Ellipsoidnormalen, also der Senkrechten auf die gedachte Erdoberfläche am jeweiligen Ort. Der Scheitelpunkt des Winkels liegt in der Äquatorebene, normalerweise jedoch nicht im Erdmittelpunkt. Orte mit gleicher geographischer Breite liegen auf einem Breitenkreis, der auch Breitenparallel oder Parallelkreis genannt wird.

Für die vollständige geographische Lage eines Punktes genügt die Breite nicht. Zusätzlich muss die geographische Länge beziehungsweise der Längengrad angegeben werden. Bei Ortskoordinaten wird die Breite stets zuerst und die Länge danach genannt: „B vor L“. Beispiele sind die Koordinaten des Münchner Marienplatzes mit 48° 8′ 13,94″ nördlicher Breite und 11° 34′ 31,98″ östlicher Länge sowie Santa Cruz County in Kalifornien mit ungefähr 37° nördlicher und 122° westlicher Länge.

Darstellung und Abstände

Traditionell wird die geographische Breite im Sexagesimalsystem angegeben. Ein Grad besteht aus 60 Minuten, eine Minute aus 60 Sekunden. Möglich sind auch Dezimalgrade. Je nach gewünschter Genauigkeit können Koordinaten beispielsweise so geschrieben werden: 66° 43′ 12″, 66° 43′ 12,0″, 66° 43,2′ oder 66,7200°. Fehlt die Angabe N oder S, stehen positive Werte für nördliche und negative Werte für südliche Breite.

Der Abstand zwischen zwei Breitenkreisen mit einem Unterschied von 1° beträgt ungefähr 111 Kilometer oder 60 Seemeilen. Wegen der Abplattung der Erde ist dieser Abstand nicht überall gleich: An den Polen beträgt er 111,694 km pro Grad, am Äquator 110,574 km pro Grad. Die Krümmung nimmt vom Pol zum Äquator um etwa 1 % zu.

Das Wort „Breitengrad“ kann entweder die geographische Breite als Winkel beziehungsweise Gradangabe oder den Breitenkreis bezeichnen, auf dem Orte mit gleicher geographischer Breite liegen. Manchmal sind damit speziell Breitenkreise gemeint, deren Breitenangabe eine ganze Gradzahl ist.

Bestimmung durch Himmelsbeobachtung

Die geographische Breite kann aus der Höhe der Sonne oder von Sternen über dem Horizont ermittelt werden. Dazu eignet sich beispielsweise ein Sextant. Eine Möglichkeit ist die Bestimmung aus dem höchsten Sonnenstand zur Mittagszeit, die als Mittagsbreite bezeichnet wird. Auch die Höhe eines kulminierenden, also seinen höchsten Stand erreichenden Sterns kann verwendet werden.

Auf der Nordhalbkugel gibt die Höhe des Polarsterns Polaris über dem Horizont den Breitengrad ziemlich genau an. Am Äquator steht Polaris am Horizont, am Nordpol steht er nahezu senkrecht am Himmel. Ganz exakt ist diese Methode nicht, weil Polaris nicht genau am Himmelspol steht. Seine derzeitige Deklination beträgt etwa 89° 16′. Dadurch schwankt der Fehler wegen der Erddrehung zweimal täglich zwischen 0° und ungefähr 0,75°. Er kann durch einfache Formeln oder durch Mittelwertbildung verringert werden.

Seefahrer nutzten die Bestimmung der Breite bereits im späten 15. Jahrhundert zur Navigation. Die geographische Länge war schwieriger zu bestimmen. Seit Ende des 18. Jahrhunderts konnte sie mit der genauen Uhrzeit von Chronometern ermittelt werden, seit Mitte des 20. Jahrhunderts auch mit Verfahren unter Verwendung elektromagnetischer Wellen terrestrischer Sender und seit den 1990er Jahren mit GPS-Satellitenempfängern.

Verwandte Breitenbegriffe

Die Begriffe astronomische, ellipsoidische beziehungsweise geodätische und geozentrische Breite unterscheiden sich durch die Richtung, von der aus der Winkel gemessen wird.

• Die astronomische Breite ist der Winkel zwischen der tatsächlichen Lotrichtung und der Äquatorebene. Die Lotrichtung ist die Richtung der wirkenden Schwerkraft. Die Differenz zwischen astronomischer und ellipsoidischer Breite bildet eine Komponente der Lotabweichung.

• Die ellipsoidische, geodätische oder geographische Breite ist bei einem Rotationsellipsoid der Winkel zwischen der Äquatorebene und der Ellipsoidnormalen. Diese Breite wird in der Landesvermessung und Kartografie verwendet.

• Die geozentrische Breite beschreibt die Richtung vom Erdmittelpunkt zu einem Ort. Außer am Äquator und an den Polen verlaufen weder Lotrichtung noch Ellipsoidnormale durch den Erdmittelpunkt. Deshalb unterscheidet sich die geozentrische Breite von der geographischen Breite um bis zu 0,2°.

Bei einem perfekten, stabilen und abgeplatteten Rotationsellipsoid ohne Berge und Täler sowie mit konstanter Dichte würden die ellipsoidische und die astronomische Breite übereinstimmen. Die geozentrische Breite hätte dann für jeden Ort den zahlenmäßig kleinsten Betrag und läge damit am nächsten am Äquator.

Geographische Breite und Klima

Die geographische Breite beeinflusst die mittlere Sonneneinstrahlung an einem Ort. Deshalb bestimmt sie das lokale Klima wesentlich und kann zur Einteilung der geographischen Klimazonen dienen. Die Tropen liegen zwischen den Wendekreisen bei 23° 26′. Die Polargebiete liegen polwärts der Polarkreise bei 66° 34′. Zwischen Tropen und Polargebieten befinden sich die Subtropen und die gemäßigten Zonen.

Die geographische Breite ist jedoch nicht der einzige Einflussfaktor des Klimas. Europäische Orte sind wegen des Nordatlantikstroms in der Regel deutlich wärmer als asiatische und nordamerikanische Orte auf derselben geographischen Breite.

Auch die Windverhältnisse unterscheiden sich in den verschiedenen Breitenzonen. Für die frühere kommerzielle Schifffahrt mit Segelschiffen waren diese Unterschiede besonders wichtig. Bezeichnungen wie Rossbreiten und Roaring Forties ordnen bestimmte Windverhältnisse bestimmten Breitenbereichen zu.