Längen- und Breitengrade

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Solange die Menschen reisen, war und ist es erforderlichzu wissen, wo ein angestrebtes Ziel genau liegt, auf welche Weise man dann dorthin gelangen kann  und wie man von dort wieder zurückkehren kann.
An Land konnte und kann man sich dabei an Landmarken (Berge, Seen, Ortschaften, Häuser), an bestimmten Wegen bzw. Straßen oder evtl. durch Befragen der Menschen orientieren.
Aber spätestens bei Fahrten über See ohne Landsicht bedurfte es zur Orientierung objektiver Messmethoden. Dabei orientierte man sich früher besonders an den Sternen.

Diese Art der Navigation wurde durch die Einführung des Sextanten und immer genauerer Seekarten zunehmend besser und präziser. Ihren Höhepunkt an Präzision erreichte die Navigation jedoch durch die Einführung des Global Positioning Systems (GPS).  Da derartige Geräte in nahezu allen Autos verwendet werden, kommen deswegen immer mehr Menschen mit den Begrifflichkeiten "geografische Länge und Breite" in Berührung:

Um auf einer ebenen Fläche die Lage eines Punktes bzw. eines Standortes eindeutig zu bestimmen, kann man ein Koordinationssystem verwenden, deren eine Richtung z.B. mit Y und deren andere mit X bezeichnet wird. Ein Punkt in einer derartigen Ebene ist durch Festlegen seiner X- und Y- Koordinaten - wie in der Abbildung ersichtlich - eindeutig festgelegt. Sofern man das ganze dreidimensional betrachtet, also auch in der Höhe, z.B. bei der Bestimmung des jeweiligen Ortes eines Flugzeugs, bedarf es einer dritten Koordinate, die z.B. mit Z abgekürzt wird.

Um sich auf der Erdoberfläche zu orientieren sind, wie bei der ebenen Fläche, zur Festlegung eines Ortes ebenfalls zwei Koordinaten erforderlich. Zu diesem Zweck hat man die Erde in Kreisbögen eingeteilt.

Es sind dies die Breitengrade - mit dem griechischen Buchstaben φ (Phi) symbolisiert - die von φ = 00° (Äquator) bis φ = 90° Nord (Nordpol) und bis φ = -90° Süd (Südpol) reichen. Die Gradangabe bei einem Breitengrad ist dabei der Winkel φ, den die Fläche eines Breitengrades durch den Erdmittelpunkt mit der Fläche des Äquators bildet.

Die Breitengrade ihrerseits sind in 60 Bogen-Minuten (') und die Bogenminute wiederum in 60 Bogensekunden ('') unterteilt. Die südlichen Breitengrade werden oft auch mit einem "Minuszeichen" und die nördlichen mit einem "Pluszeichen" gekennzeichnet.
Die Bogenminuten und-Sekunden dürfen nicht mit den Minuten und Sekunden bei der Uhrzeit verwechselt werden.

In der gleichen Weise ist man bei der Einteilung der Längengrade vorgegangen  - die mit dem griechischen Buchstaben  λ (Lambda) symbolisiert werden.  Hierbei hat man einen Kreisbogen vom Nordpol zum Südpol geschlagen, der nach einer internationalen Übereinkunft durch den Ort Greenwich bei London in England führt.

Diesem Längengrad hat man den Wert  λ = 000° gegeben. Alle weiteren Verbindungen vom Nordpol zum Südpol in Richtung Osten laufen bis zu einem Längengrad von  λ = 180° Ost - und in Richtung Westen bis zu einem Längengrad von  λ = -180° West. Die östlichen Längengrade werden mit einem "Pluszeichen" vor der Gradangabe und die in westlicher Richtung mit einem "Minuszeichen" gekennzeichnet. Dabei sind die Längengrade  λ = 180° Ost und  λ = -180° West identisch, hier befindet sich daher auch die Datumsgrenze. Mit Hilfe der Angabe seines Längen- und Breitengrades ist damit jeder Ort auf der Erde exakt festgelegt.

Die Längengrade werden auch als Meridiane bezeichnet - der "nullte Längengrad" durch Greenwich als Nullmeridian.
So sind die geografischen Koordinaten von Berlin in Deutschland und von Auckland auf der Nordinsel von Neuseeland beispielsweise:

Berlin (Alexanderplatz)
φ = 52° 31' 18'' Nord
λ = 013° 25' 01'' Ost

Auckland Neuseeland
φ = 36° 51' Süd
λ= 174° 45' Ost

Wie erwähnt, hatte man bis zur Einführung von GPS besonders in der Schifffahrt die Längen- und Breitetengrade mit Hilfe von Sextanten bestimmt . Auch die alliierten Bomber, Kriegsschiffe oder die U-Boote navigierten während des Zweiten Weltkriegs vorwiegend mit Hilfe von Sextanten.

 

Ein Sextant misst mit Hilfe von Spiegeln die Höhe in Grad und Minuten eines Gestirns (Sonne, Mond und Sterne) über der Kimm (Horizont), um hieraus mit Hilfe der bei der Messung exakten Uhrzeit die jeweilige Länge und Breite zu berechnen.

Dafür werden die Höhen entweder von mehrern Sternen nahezu gleichzeitig gemessen oder aber z.B. der Sonnenstand (1 bis 2 Stunden) zeitversetzt mindestens zweimal bestimmt.

Uhrzeiten

Die Uhrzeit einer Region bzw. eines Landes hängt ausschließlich von den Längengraden ab, auf denen ein Land oder eine Region liegt - und nicht von den Breitengraden. Die Uhrzeit auf dem gesamten Nullmeridian beispielsweise ist die GMT (Greenwich Mean Time) - auch als UTC (United Time Coordinates) bezeichnet. In Mitteleuropa gilt die Mitteleuropäische Zeit (MEZ), die eine Stunde später als die GMT ist. Wenn es z.B. in London 11:00 Uhr ist, ist es in Berlin bereits 12:00 Uhr. Während der Sommerzeit wird die Uhr eine Stunde vorgestellt, sodass es dann in Berlin bereits 13:00 Uhr ist.  Das ist gut zu verstehen, da die Sonne umso früher aufgeht, je weiter ostwärts man sich befindet.

 Um aber nicht zu einer Unzahl von verschiedenen Uhrzeiten zu gelangen, hat man festgelegt, dass sich die Zeit alle 15° um 1 Stunde ändert. Von diesem Wert aus gesehen, also von 0°, 15°, 30° 45° usw. gilt dieselbe Uhrzeit in einem Bereich von jeweils 7,5° nach Westen und 7,5° nach Osten. Es gibt einige Ausnahmen von dieser Regel, sodass sich dort - z.B. in Indien - die Uhrzeit mit den Längengraden halbstündlich ändert. 
Ein Problem entsteht am 180sten Längengrad. Kommt man dort von Greenwich ausgehend in Richtung Westen an, ist es dort 12 Stunden früher - kommt man dorthin in Richtung Osten, ist es aber 12 Stunden später gegenüber GMT. Daher springt man dort um einen Tag vor oder zurück. Überquert man den 180sten Längengrad z.B. am 20. August von Osten aus, so springt man auf den 19. August. Dasselbe gilt in umgekehrter Richtung, dann springt man vom 19. August auf den 20. August. In der Abbildung ist das schematisch verdeutlicht.

Einige Zahlen zur Erde

Äquatorlänge (Erdumfang) = 40 075 km
Erddurchmesser - vom Nordpol zum Südpol = 12.714 km
1 Bogenminute am Äquator = 1 nautische Seemeile (sm) = 1, 852 km
1 Grad am Äquator = 60 sm = 60·1,852 km = 111,12 km
Länge des 60. Breitenkreises = 19.980 km
Abstand zweier Längengrade bei 60° nördl. Breite = 55 km

Breitengrade (geografische Breite) einiger Städte
Die geografische Breite bestimmen wesentlich die Klimazonen und damit das Wetter, während die geografische Länge besonders die jeweilige Uhrzeit bestimmen. Im Folgenden sind die geografischen Breiten einiger großer Städte auf der Nordhalbkugel in alphabetischer Reihenfolge aufgelistet. Da sich die meist Städte über eine größere Fläche erstrecken, sind die Werte auf- oder abgerundet worden.