Budynek na południku zerowym w Greenwich

W astronomii sferycznej południk niebieski to połowa koła wielkiego łączącego bieguny niebieskie i przechodzącego przez zenit. Względem południka niebieskiego określa się kąt godzinny ciał niebieskich a także azymut astronomiczny. Na południku niebieskim zachodzą kulminacje ciał niebieskich.

Równoleżnik - koło powstałe wskutek przecięcia powierzchni kuli ziemskiej płaszczyzną prostopadłą do jej osi. Najdłuższym równoleżnikiem jest równik, który ma ok. 40 000 km długości. Równik dzieli kulę ziemską na dwie półkule - północną i południową. Podstawowe równoleżniki to : Zwrotnik Raka i zwrotnik Koziorożca a także koło podbiegunowe północne i południowe.

Każdemu punktowi na kuli ziemskiej można przypisać równoleżnik, który przebiega przez ten punkt; jego położenie wyznacza tzw. szerokość geograficzną tego punktu, podawaną najczęściej w mierze łukowej (stopniach, minutach i sekundach), przy czym równik leży na szerokości geograficznej zerowej, biegun południowy - na 90° szerokości geograficznej południowej, biegun północny - na 90° szerokości geograficznej północnej, a centrum Warszawy - na 52°13' szerokości geograficznej północnej.

Współrzędne geograficzne

Położenie danego punktu na powierzchni Ziemi określa się za pomocą współrzędnych geograficznych - szerokości i długości geograficznej. Obliczanie wartości współrzędnych geograficznych umożliwiają południki i równoleżniki. Obie współrzędne - szerokość i długość geograficzna są kątami i wyrażamy je w mierze kątowej - w stopniach, minutach i sekundach.
Symbolem szerokości geograficznej jest literaj φ (fi). Wszystkie punkty na północ od równika (od 0 do 90°) maja szerokość północną, więc przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [+] lub N i zapisuje tak: φ = +55° 32,5' lub tak: φ = 55° 32,5' N Wszystkie punkty na południe od równika (od 0 do 90°) mają szerokość południową, przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [-] lub S i zapisuje się tak: φ = -55° 32,5' lub tak: φ = 55° 32,5' S	Szerokość geograficzna jest kątem zawartym między płaszczyzną równika a promieniem Ziemi przechodzącym przez dany punkt na jej powierzchni. Na północ od równika liczy się szerokość geograficzną północną, a na południe - południową. Wartość kąta szerokości geograficznej wynosi od 00 na równiku do 900 na biegunie. Oznaczamy ją jako N - północną i S - południową.
Symbolem długości geograficznej jest litera λ. Wszystkie punkty na wschód od południka Greenwich (od 0 do 180°) mają długość wschodnią, więc przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [+] lub E i zapisuje tak: λ = +012° 47,3' lub tak: λ = 012° 47,3' E Wszystkie punkty na zachód od południka Greenwich (od 0 do 180°) mają długość zachodnią, przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [-] lub W i zapisuje się tak: λ = -012° 47,3' lub tak: λ = 012° 47,3' W Południk 180° jest międzynarodową linią zmiany daty	Długość geograficzna jest kątem zawartym między półpłaszczyznami południka początkowego (00) i południka przechodzącego przez określony punkt na powierzchni Ziemi. Południk początkowy przechodzi przez główny teleskop w obserwatorium astronomicznym w Greenwich w Londynie. Określa się względem niego długość geograficzną. Południk 00 ustalony został uchwałą Międzynarodowej Unii Geograficznej w 1911 roku.  Na zachód od południka początkowego, czyli zerowego, liczy się długość geograficzną zachodnią W, na wschód - wschodnią E. Kąt długości geograficznej wynosi od 00 do 1800.

Za pomocą południków i równoleżników określamy jednoznacznie położenie danego punktu na Ziemi, możemy także obliczać rozciągłość równoleżnikową i rozciągłość południkową.

Współrzędne pozycji najczęściej zapisuje się w ten sposób:

φ 55° 32,5' N ; λ 012° 47,3' E

Długość i szerokość geograficzną mierzy się w stopniach, minutach i sekundach, gdzie :

1° = 60'
1' = 60''

Szerokość i długość geograficzna są w bezpośrednim związku ze zjawiskami astronomicznymi. Od szerokości geograficznej zależy kąt padania promieni słonecznych, a więc i inne zjawiska z tym związane; z długością geograficzną wiąże się zmiana czasu lokalnego.

Różnica szerokości geograficznej skrajnych punktów obszaru to rozciągłość południkowa, a różnica długości geograficznej skrajnie położonych punktów - rozciągłość równoleżnikowa.
Szerokość geograficzną w istocie mierzy się bezpośrednio na sferze niebieskiej, gdzie stanowi kąt pomiędzy kierunkiem na zenit a płaszczyzną równika niebieskiego. Szerokością geograficzną jest również wysokość północnego bieguna niebieskiego nad horyzontem.

Niektórym szerokościom nadano własne nazwy:

 zwrotniki - Zwrotnik Raka 23°26'N oraz Zwrotnik Koziorożca 23°26'S - najdalej wysunięte na północ i południe równoleżniki, nad którymi Słońce może górować w zenicie,
 koła podbiegunowe - północne 66°34'N i południowe 66°34'S - gdzie dzień lub noc mogą trwać dłużej niż doba,
 ryczące czterdziestki,
 wyjące pięćdziesiątki,
 końskie szerokości.
Wraz z szerokością geograficzną zmienia się wiele zjawisk geograficznych na kuli ziemskiej , m.in. klimat (im bliżej równika, tym mniejsza szerokość geograficzna, jednocześnie tym cieplej), charakterystyczna roślinność, gleby, itp

Obliczanie szerokości geograficznej na podstawie wysokości Słońca nad horyzontem dla półkuli północnej i południowej w dniach przesileń i równonocy:

• Dla półkuli północnej (dla obszarów położonych między 23°27’ a 66°33’ szerokości geograficznej północnej):
21 III, 23 IX           φ = 90° - h
22 VI                     φ = 90° - h + 23°27’
22 XII                    φ = 90° - h - 23°27’


• Dla półkuli południowej (dla obszarów położonych między 23°27’ a 66°33’ szerokości geograficznej południowej):
21 III, 23 IX           φ = 90° - h
22 VI                     φ = 90° - h - 23°27’
22 XII                    φ = 90° - h + 23°27’


φ - szerokość geograficzna        h - wysokość Słońca nad horyzontem w momencie górowania

W innych dniach należy przy pomocy gnomonu określić kąt padania promieni słonecznych i wstawić do wzoru zamiast 23°27’.
 

Strefy czasowe

Strefa czasowa – wytyczony obszar powierzchni Ziemi o szerokości 15° długości geograficznej, rozciągający się południkowo między biegunami, w którym urzędowo obowiązuje jednakowy czas (czas strefowy). Jest on czasem słonecznym średnim środkowego południka tej strefy, który różni się o całkowitą liczbę godzin od czasu uniwersalnego

 Ziemię podzielono na 24 strefy czasowe w 1884 roku  aby ujednolicić rachubę czasu. Dla ułatwienia życia codziennego wprowadzono wtedy tzw. czas strefowy. Ziemia podzielona została na 24 sektory w długości geograficznej i przyjęto, że w każdym sektorze (strefie) wszystkie zegary nastawia się tak, by pokazywały ten sam czas. Każda strefa obejmuje obszar do 7o,5 w długości geograficznej w obie strony od południka centralnego, z poprawkami na granice państwowe i regionalne. W ten sposób czasy w sąsiednich strefach różnią się o pełną godzinę, choć są od tej reguły wyjątki. Polska leży w strefie czasu środkowoeuropejskiego, o godzinę późniejszego od czasu uniwersalnego (panującego na południku Greenwich), a na okres lata (ze względów ekonomicznych) wprowadzany jest czas letni, równy czasowi wschodnioeuropejskiemu, późniejszy od UT o 2 h

Zajrzyj na stronę gdzie interesująco pokazano zmianę czasu na świecie:

 http://www.edu-net.pl/subjects/geografia/sim.htm

Geneza i zasady podziału

Wszystkie punkty położone na tym samym południku mają ten sam czas lokalny (miejscowy). Każda zmiana położenia powoduje zmianę lokalnego czasu - w okresie, gdy ludzie zaczęli przemieszczać się coraz częściej i szybciej, stawało się to bardzo niewygodne. Całą Ziemię podzielono na 24 strefy czasowe. Czas uniwersalny i strefy czasowe zostały zaproponowane przez kanadyjskiego wynalazcę Sandforda Fleminga.

Strefy czasowe w niezmienionym kształcie obowiązują na morzach i oceanach. Na lądach ich kształt został zmodyfikowany tak, by małe i średnie państwa znalazły się w obrębie jednej strefy czasowej, czyli obowiązywał w nich jeden czas. Większe państwa, takie jak Stany Zjednoczone, Kanada, Brazylia, Rosja czy Australia, znajdują się w kilku lub kilkunastu strefach czasowych.

Czas letni

Czas letni na półkuli północnej występuje w okresie od kwietnia do końca października, a na południe od równika od listopada do końca marca.

Linia Zmiany Daty

Na południku 180° (pomiędzy strefami UTC +12 do +14, a UTC -12) została wytyczona Międzynarodowa linia zmiany daty. Bez względu na porę dnia i nocy terytoria położone na zachód od tej linii mają czas przesunięty o 24 godziny do przodu od terytoriów położonych na wschód od niej, np. w Nowej Zelandii (UTC +12) jest taki sam czas jak na Wyspie Baker (UTC -12), ale dzień później.

Czas słoneczny

Czas słoneczny to czas wynikający bezpośrednio z pozycji Słońca na niebie. Istnieją dwa rodzaje czasu słonecznego: prawdziwy i średni. Prawdziwy czas słoneczny definiowany jest jako kąt godzinny Słońca powiększony o 12 godzin.

Określone według czasu słonecznego południe prawdziwe następuje zawsze podczas górowania Słońca, gdy znajduje się ono nad lokalnym południkiem ziemskim, a północ podczas dołowania Słońca.

Czas prawdziwy słoneczny okazuje się być czasem płynącym niejednostajnie. Istnieją dwa powody dla których kąt godzinny Słońca nie narasta jednostajnie w czasie. Pierwszy związany jest z faktem, że Słońce na niebie porusza się po ekliptyce, która jest nachylona względem równika niebieskiego, co powoduje, że jego ruch zrzutowany na płaszczyznę równika niebieskiego staje się niejednostajny. Drugi powód wynika z ekscentryczności orbity ziemskiej, co powoduje, że ruch Słońca po samej ekliptyce jest także niejednostajny.

Aby uniknąć efektów niejednostajności prawdziwego czasu słonecznego wprowadza się jego postać uśrednioną, średni czas słoneczny, który jest definiowany jako kąt godzinny Słońca średniego powiększony o 12 godzin. Słońce średnie jest tutaj punktem matematycznym poruszającym się w sposób jednostajny po równiku niebieskim. Używany przez nas w życiu codziennym czas urzędowy jest oparty właśnie o średni czas słoneczny.

Czas słoneczny jest o tyle wygodny, że do jego pomiaru wystarczy obserwacja ruchu Słońca. Ten sposób pomiaru okazał się jednak niedostateczny wobec coraz szybszego przemieszczania się ludzi. Aby uzyskać bieżący czas lokalny, osoby podróżujące na wschód lub zachód musiałyby przestawiać zegarki o minutę (do przodu w przypadku podróży na wschód i do tyłu, w przypadku podróży na zachód) na każde ćwierć stopnia długości geograficznej, czyli co około 28 km w przypadku okolic równika, a na średnich szerokościach geograficznych, jak np. w Polsce - co około 19 km. Wobec tej niedogodności wprowadzony został czas strefowy.