Coordonnées géographiques sur un globe : la latitude correspond à la mesure de l’angle marquéphi (φ) ; la mesure de l’angle marquélambda (λ) par rapport au méridien de référence donne la longitude.Latitude et longitude sur la Terre.
Parcoordonnées géographiques (ou encore « repères géographiques ») d'un lieu sur laTerre, on entend un système de trois coordonnées qui sont le plus souvent : lalatitude, lalongitude et l'altitude (ou l'élévation) par rapport auniveau moyen de la mer (élévation orthométrique) ou par rapport à une surface de référence, en généralellipsoïde (élévation ellipsoïdale).
Ces coordonnées géographiques découlent d'unsystème géodésique qui modélise la forme de la Terre.
Pour se repérer à la surface de la planète, on peut utiliser des systèmes de représentation graphique appelés « repèrescartographiques du pays ».
Carte dumonde montrant lalatitude et lalongitude, suivant une projection de type EckertVI[1]. La latitude est marquée suivant l'axe vertical, mais la longitude n'est pas mesurable directement par une mesure horizontale, car cette distance est réduite aux pôles, pour mieux correspondre aux distances terrestres réelles, sans pouvoir toutefois donner des distances exactes. Une telle déformation des distances (mais aussi des formes et des angles) est inévitable avec n'importe quelle projection sur une carte plane.
Lalatitude est une valeur angulaire, expression de la positionnord ousud d'un point sur Terre. D'un point de vue mathématique, la latitude d'un point est l'angle que forme la normale au plan tangent à ce point avec le plan équatorial.
La latitude est une mesureangulaire s'étendant de 0° à l'équateur à 90° aux pôles (-90° au sud à 90° au nord).
Les points de même latitude constituent un cercle approximatif appeléparallèle (les irrégularités du cercle sont liées aux variations d'altitude), sauf aux pôles où ce cercle se réduit à un point. Ces cercles sont inscrits dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation de la Terre.
Plus la latitude s'écarte de 0°, plus on s'éloigne du plan de l'équateur, cependant la latitude n'est pas une mesure proportionnelle à la distance entre les deux plans, mais proportionnelle à la distance la plus courte pour rejoindre l'équateur en parcourant la surface terrestre soit vers le nord géographique soit vers le sud géographique. En effet, la distance au plan de l'équateur ne varie pratiquement pas près des pôles même si la latitude varie beaucoup, au contraire des plans de latitude près de l'équateur où la variation de la distance inter-plans est maximale.
Lalongitude est une valeur angulaire, expression de la positionest ououest d'un point sur Terre. Engéodésie, c'est l'angle au centre que forme le plan passant par ce point et par l'axe de rotation de la terre avec le plan duméridien de Greenwich.
Tous les lieux situés à la même longitude forment un demi-plan limité par l'axe des pôles géographiques, coupant la surface de la terre sur un demi-cercle approximatif dont le centre est lecentre de la Terre, l'arc allant d'un pôle à l’autre. Un tel demi-cercle est appeléméridien.
À la différence de lalatitude (positionnordou sud) qui bénéficie de l'équateur et des pôles comme références, aucune référence naturelle n'existe pour la longitude.
La longitude est donc une mesure angulaire sur 360° par rapport à unméridien de référence, avec une étendue de-180° à+180°, ou respectivement de180° ouest à180° est.
Le méridien usuel de référence est le méridien de Greenwich (qui sert aussi de référence pour les fuseaux horaires).
Les mesures inférieures à la seconde sont notées avec lesystème décimal.
Ces distances correspondant à un écart de longitude (en degré, minute ou seconde), varient selon la latitude du lieu, puisque lesméridiens terrestres se rapprochent progressivement depuis l'équateur vers les pôles. Le tableau ci-dessous en donne quelquesexemples illustratifs.
Longueurs des écarts de longitude à différentes latitudes
En faisant l'approximation que la terre est une sphère de circonférence C = 40 000 km :
à chaque point de latitude se trouve une parallèle à l'équateur qui a pour longueur C = 40 000 km ;
ces parallèles ont une circonférence dépendant de leur rayon soit : (C / 2 π) cos (latitude) (où C / 2 π =rayon de la Terre à l'équateur) ;
ces parallèles ont donc une circonférence de : 2 π (C / 2 π) cos (latitude), c'est-à-dire : Cl = C cos (latitude) (Cl = circonférence de la Terre à la latitude) ;
et à une latitude donnée, 1° de longitude est = C cos (latitude) / 360 ;
à 45° de latitude, 1° de longitude est égal à (40 000) cos(45) / 360 = 78,567 km (avec une précision d'1 m).
De nos jours, les notations équivalentes en minutes décimales ou degrés décimaux sont également utilisées :
LeWGS 84 est lesystème géodésique associé au systèmeGPS ; il s'est rapidement imposé comme la référence universelle pour la cartographie.
Attention : il ne faut pas confondre les mesures angulaires de longitude utilisées en géographie, avec les mesures horaires, notamment pour les unités minutes et secondes ; en effet, si on admet que la durée du jour est de 24 heures (le lieu d'exposition duzénith solaire effectue le tour complet de la Terre, c'est-à-dire360°, en 24 h), alors pour le jour solaire moyen, nous obtenons[3] :
Ces équivalences historiques sont approximatives, mais ne sont plus exactes aujourd'hui, car la définition et la mesure du temps (ensecondes SI) n'est plus fondée sur la durée de rotation diurne terrestre dont la durée varie non seulement avec les lieux et les saisons, mais aussi d'une année sur l'autre, la rotation de la Terre n'étant pas régulière et ayant tendance à ralentir (donc la durée du jour solaire ayant tendance à rallonger au fil du temps, avec également des périodes moins fréquentes où cette durée diminue, ce jour solaire ne durant plus exactement 24 h, chacune de 60 min de temps, ces dernières durant 60 s de temps).
Pour ces raisons, on ne doit pas employer les symboles SI des unités de temps (c'est-à-dire min pour minute et s pour seconde) pour noter les mesures angulaires comme la longitude ou la latitude, en raison des ambiguïtés que cela induit.
L'altitude est une grandeur qui exprime un écart entre un point donné et un niveau de référence ; par convention, sur Terre ce niveau est le plus souvent leniveau de la mer (ou « niveau zéro »). On utilise aussi le terme d'élévation. Mais, on utilise parfois un ellipsoïde comme niveau de référence (le GPS par exemple).
