Sur la surface du globe terrestre, la position d'un « point » est repérée par deux valeurs : la latitude et la longitude. Cela est reporté dans les atlas et sur les cartes. Par exemple, Paris a pour latitude : 48° Nord et pour longitude : 2° Est (deux degrés est).

La latitude est la position d'un point de la surface de la Terre mesuré depuis l'équateur.

Le globe terrestre pivote sur lui-même d'ouest en est, et autour de l'axe des pôles. Cet axe traverse la Terre aux pôle Nord (au milieu de l'océan Arctique) et pôle Sud (au milieu de l'immense continent antarctique qui est très haut en altitude).

Les plans imaginaires, orthogonaux à cet axe, délimitent sur le globe des cercles , appelés parallèles. Par exemple, l'équateur est un parallèle de référence qui traverse l'Afrique, l'Asie et l'Amérique du Sud. C'est le parallèle de plus grande longueur (environ 40 075 km).

La latitude d'un point sur la Terre est la mesure de l'angle que forment le plan de l'équateur et la demi-droite joignant le centre de la Terre à ce point. On ajoute N et S pour préciser si on se situe dans l'hémisphère Nord ou dans l'hémisphère Sud. Par définition, tous les points d'un parallèle ont la même latitude.

La latitude d'un point est égale à la hauteur de l'Étoile polaire sur l'horizon. Dans l'hémisphère sud, où l'Étoile polaire n'est pas visible on se sert d'étoiles de la constellation de la Croix du Sud.

Le principe est donc une visée qui va donner l'angle qui mesure de la latitude.

À l'aide d'un instrument comme le théodolithe, l'astrolabe ou le bâton de Jacob, on vise l'horizon : cette visée est perpendiculaire à un côté de l'angle recherché. En même temps, avec le même instrument, on fait une seconde visée sur l'Étoile polaire qui est un point de l'axe des pôles terrestres : la visée, vue la distance de l'étoile, peut être considérée comme parallèle à l'axe des pôles. L'axe des pôles est perpendiculaire au plan de l'équateur qui est l'autre côté de l'angle recherché. La résolution d'un problème simple de géométrie, montre que l'angle obtenu entre les deux visées donne la latitude (c'est à dire la distance angulaire par rapport au plan l'équateur). (voir le croquis d'explication ci contre).

Démonstration:

L'angle obtenu par la visée est donc égal à l'angle de la latitude (distance angulaire d'un point par rapport au plan de l'équateur).

En géographie, cet angle s'exprime en degrés, minutes et secondes d'arc.

Parfois, la latitude peut être exprimée en grades. Neuf degrés valent dix grades. L'avantage est le suivant :

L'étoile polaire a comme hauteur angulaire la latitude du lieu ; celle-ci est donc facile à mesurer. Sa position détermine le mouvement apparent des étoiles.

La Terre tourne sur elle-même ; et l'axe de rotation est légèrement incliné par rapport au plan de l'écliptique. L'obliquité de l'axe de pivotement du globe est de 23,437° : l'inégalité du jour et de la nuit (sauf à l'équateur) se maintient au cours de l'année et des saisons. A midi heure solaire, le Soleil monte à sa culmination (mais pas au zénith, sauf dans la zone intertropicale !). En un endroit déterminé, la durée du jour dépend de sa latitude et de la saison. En été, il fait d'autant plus chaud que le Soleil est plus haut dans le ciel. Mais la durée du jour estival sera d'autant plus courte que sa latitude sera basse (durée égale à 12 heures toute l'année à l'équateur). À l'inverse, sous les hautes latitudes le jour dure très longtemps, mais le Soleil reste bas (pas plus de 23,437 degrés de hauteur au cercle polaire le 21 juin). Toujours au cercle polaire, le Soleil reste apparent les vingt-quatre heures de la journée jusqu'au 5 juillet.
Ce phénomène a lieu en juin et juillet dans l'hémisphère Nord et en décembre et janvier dans l'hémisphère Sud. En hiver, la situation s'inverse. Plus on s'éloigne de l'équateur (donc à haute latitude) et plus le Soleil se lève tard en « hiver ». Le 21 décembre à Paris le jour ne dure déjà plus que huit heures et dix-huit minutes. Au cercle polaire et au coeur de l'hiver, la nuit s'installe pendant la totalité de la journée.

Ce phénomène est caractéristique de la zone tempérée aux latitudes moyennes. Par contre, au-delà d'une certaine latitude, dans les régions polaires, le soleil est absent pendant plusieurs journées durant l'année : on peut y voir des journées sans jour. En été, il existe des journées sans nuit. Au contraire, dans les régions équatoriales de faible latitude, le jour et la nuit sont sensiblement égaux tout au long de l'année.

Entre la latitude de 23.437° et celle de 66.563° (N ou S), se situe la zone tempérée : le soleil se lève et se couche tous les jours et ne culmine jamais au zénith.

Entre les latitudes de 0 et de 23,437° N, se situe la zone intertropicale nord : le soleil peut y passer au zénith ; c'est-à-dire que dans certains puits, on peut voir l'image du soleil (ne pas la regarder trop cependant, il est toujours dangereux de regarder le Soleil : beaucoup de gens sont devenus aveugles, faute de respecter cet avertissement).