方法一:利用二分二至日正午的太阳高度角
我们已经知道,地球绕太阳公转,由于地轴倾斜,地轴与公转轨道平面始终保持66°34′的夹角,这样才引起太阳直射点在南北纬23°26′之间往返移动,并决定了太阳光可直射的范围:春、秋分日(北半球)太阳直射赤道——直射点的纬度为0°.冬至日(北半球)太阳直射南回归线——即直射点的纬度为23°26′S.夏至日(北半球)太阳直射北回归线——即直射点的纬度为23°26′N.
正午太阳高度的计算公式为:H=90°-|φ-δ|
式中H为正午太阳高度,φ为当地地理纬度,δ为太阳直射点的纬度,在测量时,当地地处北半球,在夏至日时,δ取正、冬至日时取负.
H=90°-│φ-(-23°26′)│=35°34′ ∴φ=31°
在春、秋日时,δ=0°,夏至日δ=23°26′N,冬至日时δ=23°26′S,所以在二分二至时测得当地正午太阳高度,就可计算出当地的地理纬度.
方法二:测量北极星的仰角.