Em geografia, latitude é uma coordenada que especifica a posição norte–sul de um ponto na superfície da Terra ou de outro corpo celeste. A latitude é dada como um ângulo que varia de −90° no polo sul a 90° no polo norte, com 0° no Equador. Linhas de latitude constante, ou paralelos, correm de leste a oeste como círculos paralelos ao equador. Latitude e longitude são usadas juntas como um par de coordenadas para especificar uma localização na superfície da Terra.
Por si só, o termo "latitude" normalmente se refere à latitude geodésica, conforme definido abaixo. Resumidamente, a latitude geodésica de um ponto é o ângulo formado entre o vetor perpendicular (ou normal) à superfície elipsoidal a partir do ponto e o plano do equador.
Contexto Dois níveis de abstração são empregados nas definições de latitude e longitude. No primeiro passo, a superfície física é modelada pelo geoide, uma superfície que se aproxima do nível médio do mar sobre os oceanos e sua continuação sob as massas terrestres. O segundo passo é aproximar o geoide por uma superfície de referência matematicamente mais simples. A escolha mais simples para a superfície de referência é uma esfera, mas o geoide é mais precisamente modelado por um elipsoide de revolução. As definições de latitude e longitude em tais superfícies de referência são detalhadas nas seções seguintes. Linhas de latitude e longitude constantes juntas constituem uma grade na superfície de referência. A latitude de um ponto na superfície real é aquela do ponto correspondente na superfície de referência, a correspondência sendo ao longo da normal à superfície de referência, que passa pelo ponto na superfície física. Latitude e longitude, juntamente com alguma especificação de altura, constituem um sistema de coordenadas geográficas conforme definido na especificação da norma ISO 19111.
Como existem muitos elipsoides de referência diferentes, a latitude precisa de uma característica na superfície não é única: isso é destacado na norma ISO, que afirma que "sem a especificação completa do sistema de referência de coordenadas, as coordenadas (ou seja, latitude e longitude) são, na melhor das hipóteses, ambíguas e, na pior, sem sentido". Isso é de grande importância em aplicações precisas, como o Sistema de Posicionamento Global (GPS), mas no uso comum, onde não é necessária alta precisão, o elipsoide de referência geralmente não é declarado.
Em textos em inglês, o ângulo de latitude, definido abaixo, é geralmente denotado pela letra grega minúscula phi ( ou ). É medido em graus, minutos e segundos ou graus decimais, ao norte ou ao sul do equador. Para fins de navegação, as posições são dadas em graus e minutos decimais. Por exemplo, o farol de The Needles está a 50°39.734′ N 001°35.500′ W.
Este artigo relaciona-se a sistemas de coordenadas para a Terra: ele pode ser adaptado para cobrir a Lua, planetas e outros objetos celestes (latitude planetográfica).
Para um breve histórico, veja História da latitude.
Determinação
Na navegação celestial, a latitude é determinada pelo método da altura do meridiano. Medições mais precisas de latitude requerem uma compreensão do campo gravitacional da Terra, seja para configurar teodolitos ou para determinar as órbitas dos satélites GPS. O estudo da forma da Terra juntamente com seu campo gravitacional é a ciência da geodesia.
Latitude na esfera
A grade na esfera A grade é formada pelas linhas de latitude constante e longitude constante, que são construídas com referência ao eixo de rotação da Terra. Os pontos de referência primários são os polos onde o eixo de rotação da Terra intersecta a superfície de referência. Planos que contêm o eixo de rotação intersectam a superfície nos meridianos; e o ângulo entre qualquer plano meridiano e aquele através de Greenwich (o Meridiano Principal) define a longitude: meridianos são linhas de longitude constante. O plano através do centro da Terra e perpendicular ao eixo de rotação intersecta a superfície em um grande círculo chamado Equador. Planos paralelos ao plano equatorial intersectam a superfície em círculos de latitude constante; esses são os paralelos. O Equador tem latitude de 0°, o Polo Norte tem latitude de 90° Norte (escrito 90° N ou +90°), e o Polo Sul tem latitude de 90° Sul (escrito 90° S ou −90°). A latitude de um ponto arbitrário é o ângulo entre o plano equatorial e o normal à superfície nesse ponto: o normal à superfície da esfera está ao longo do vetor radial.
A latitude, conforme definida desta forma para a esfera, é frequentemente chamada de latitude esférica, para evitar ambiguidades com a latitude geodésica e as latitudes auxiliares definidas nas seções subsequentes deste artigo.
Latitudes nomeadas na Terra
Além do equador, outros quatro paralelos são significativos: {| class="wikitable" | Círculo Polar Ártico || 66° 34′ (66.57°) N |- | Trópico de Câncer ||23° 26′ (23.43°) N |- | Trópico de Capricórnio || 23° 26′ (23.43°) S |- | Círculo Polar Antártico || 66° 34′ (66.57°) S |} O plano da órbita da Terra ao redor do Sol é chamado de eclíptica, e o plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra é o plano equatorial. O ângulo entre a eclíptica e o plano equatorial é chamado de inclinação axial, obliquidade ou inclinação da eclíptica, e é convencionalmente denotado por . A latitude dos círculos tropicais é igual a e a latitude dos círculos polares é seu complemento (90° - i). O eixo de rotação varia lentamente ao longo do tempo e os valores fornecidos aqui são para a época atual. A variação do tempo é discutida mais detalhadamente no artigo sobre inclinação axial.
A figura mostra a geometria de uma secção transversal do plano perpendicular à eclíptica e através dos centros da Terra e do Sol no solstício de dezembro, quando o Sol está diretamente sobre algum ponto do Trópico de Capricórnio. As latitudes polares sul abaixo do Círculo Polar Antártico estão sob luz do dia, enquanto as latitudes polares norte acima do Círculo Polar Ártico estão na noite. A situação é invertida no solstício de junho, quando o Sol está diretamente sobre o Trópico de Câncer. Apenas nas latitudes entre os dois trópicos é possível que o Sol esteja diretamente acima (no zênite).
Em projeções de mapas não há uma regra universal sobre como os meridianos e paralelos devem aparecer. Os exemplos abaixo mostram os paralelos nomeados (como linhas vermelhas) na projeção de Mercator comumente usada e na projeção de Mercator Transversa. Na primeira, os paralelos são horizontais e os meridianos são verticais, enquanto na última não há relação exata entre paralelos e meridianos com horizontais e verticais: ambos são curvas complicadas. Mercator NormalMercator Transversa \
Latitude no elipsoide
Elipsoides
Em 1687, Isaac Newton publicou o Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, no qual ele provou que um corpo fluido auto-gravitante em rotação em equilíbrio assume a forma de um elipsoide oblato. (Este artigo usa o termo elipsoide em preferência ao termo mais antigo esferoide.) O resultado de Newton foi confirmado por medições geodésicas no século XVIII. (Veja Arco de meridiano.) Um elipsoide oblato é a superfície tridimensional gerada pela rotação de uma elipse em torno de seu eixo mais curto (eixo menor). "Elipsoide oblato de revolução" é abreviado para 'elipsoide' no restante deste artigo. (Elipsoides que não possuem um eixo de simetria são denominados triaxiais.)
Muitos elipsoides de referência diferentes foram usados na história da geodesia. Antes dos satélites, eles foram desenvolvidos para fornecer um bom ajuste ao geoide sobre a área limitada de um levantamento, mas, com o advento do GPS, tornou-se natural usar elipsoides de referência (como o WGS84) com o centro no centro de massa da Terra e eixo menor alinhado com o eixo de rotação da Terra. Esses elipsoides geocêntricos geralmente estão dentro de do geoide. Como a latitude é definida em relação a um elipsoide, a posição de um determinado ponto é diferente em cada elipsoide: não se pode especificar exatamente a latitude e longitude de uma característica geográfica sem especificar o elipsoide usado. Muitos mapas mantidos por agências nacionais são baseados em elipsoides mais antigos, então é necessário saber como os valores de latitude e longitude são transformados de um elipsoide para outro. Dispositivos GPS incluem software para realizar transformações de datum que ligam o WGS84 ao elipsoide de referência local com sua grade associada.
A geometria do elipsoide
A forma de um elipsoide de revolução é determinada pela forma da elipse que é rotacionada ao redor de seu eixo menor (mais curto). São necessários dois parâmetros. Um é invariavelmente o raio equatorial, que é o semi-eixo maior, . O outro parâmetro é geralmente (1) o raio polar ou semi-eixo menor, ; ou (2) o achatamento (primeiro), ; ou (3) a excentricidade, . Esses parâmetros não são independentes: eles estão relacionados por
Muitos outros parâmetros (veja elipse, elipsoide) aparecem no estudo da geodesia, geofísica e projeções de mapas, mas todos podem ser expressos em termos de um ou dois membros do conjunto , , e . Tanto quanto são pequenos e frequentemente aparecem em expansões em série em cálculos; eles são da ordem de e 0,0818, respectivamente. Valores para vários elipsoides são fornecidos em Forma da Terra. Os elipsoides de referência são geralmente definidos pelo semi-eixo maior e pelo achatamento inverso, . Por exemplo, os valores de definição para o elipsoide WGS84, usado por todos os dispositivos GPS, são (raio equatorial): 63 78 137,0 m exatamente (achatamento inverso): 298,257223563 exatamente dos quais são derivados (raio polar): (excentricidade ao quadrado): 0,006 694 379 990 14 A diferença entre os semi-eixos maior e menor é cerca de 21 km e como fração do semi-eixo maior, é igual ao achatamento; em um monitor de computador, o elipsoide poderia ser dimensionado como 300 por 299 pixels. Isso mal seria distinguível de uma esfera de 300 por 300 pixels, então as ilustrações geralmente exageram o achatamento.
Latitudes geodésica e geocêntrica
A grade no elipsoide é construída exatamente da mesma forma que na esfera. A normal em um ponto na superfície de um elipsoide não passa pelo centro, exceto para pontos no equador ou nos polos, mas a definição de latitude permanece inalterada como o ângulo entre a normal e o plano equatorial. A terminologia para latitude deve ser tornada mais precisa distinguindo:
Latitude geodésica: o ângulo entre a normal e o plano equatorial. A notação padrão em publicações em inglês é . Esta é a definição assumida quando a palavra latitude é usada sem qualificação. A definição deve ser acompanhada por uma especificação do elipsoide. Latitude geocêntrica (também conhecida como latitude esférica, após o Ângulo polar 3D): o ângulo entre o raio (do centro ao ponto na superfície) e o plano equatorial. (Figura abaixo). Não há notação padrão: exemplos de vários textos incluem , , , , , . Este artigo usa .
Latitude geográfica deve ser usada com cuidado, pois alguns autores a usam como sinônimo de latitude geodésica, enquanto outros a usam como alternativa à latitude astronômica. "Latitude" (não qualificada) deve normalmente se referir à latitude geodésica.
A importância de especificar o datum de referência pode ser ilustrada por um exemplo simples. No elipsoide de referência para WGS84, o centro da Torre Eiffel tem uma latitude geodésica de 48° 51′ 29″ N, ou 48.8583° N e longitude de 2° 17′ 40″ E ou 2.2944°E. As mesmas coordenadas no datum ED50 definem um ponto no solo que está distante da torre. Uma busca na web pode produzir vários valores diferentes para a latitude da torre; o elipsoide de referência raramente é especificado.
Distância do meridiano
O comprimento de um grau de latitude depende da forma da Terra assumida.
Distância do meridiano na esfera