Współrzędne geograficzne

Do osi obrotu Ziemi nawiązuje sieć południków i równoleżników– umownych (nieistniejących w rzeczywistości) linii, krzyżujących się ze sobą, tworzących siatkę geograficzną. Równoleżników i południków na powierzchni Ziemi jest nieskończenie wiele i wszystkie one przecinają się pod kątem prostym. Południki, o kształcie półokręgów (ściślej półelips), łączą ze sobą oba bieguny ziemi,biegnąc najkrótszymi drogami po jej powierzchni. Wyznaczają one w terenie kierunek północ–południe. Równoleżniki o kształcie okręgów przebiegają prostopadle do południków. Równoleżniki wyznaczają kierunek wschód–zachód. Sieć południków i równoleżników pozwala za pomocą dwóch współrzędnych – długości i szerokości geograficznej – dokładnie określić położenie każdego punktu na powierzchni Ziemi.
Długość geograficzna definiowana jest jako kąt zawarty pomiędzy płaszczyzną przyjętego południka początkowego a płaszczyzną południka przechodzącego przez określony punkt na powierzchni Ziemi.Liniami łączącymi punkty o jednakowej długości geograficznej są południki. Wszystkie południki są jednakowej długości, stąd jeden z nich – południk przechodzący przez obserwatorium astronomiczne w Greenwich w Londynie – jest umownie (od 1884 roku) uznawany za początkowy (zerowy). Na wschód od niego liczy się długość geograficzną wschodnią (E), na zachód – zachodnią (W). Południk Greenwich (0) i znajdujący się po przeciwnej stronie kuli ziemskiej południk 180dzielą umownie Ziemię na półkulę wschodnią i zachodnią.
Długość geograficzna jest podstawą określania czasu w danym punkcie powierzchni Ziemi. Wszystkie miejsca na tym samym południku mają ten sam czas miejscowy (słoneczny). Czas miejscowy południka 0 nazywany jest czasem uniwersalnym i służy on jako podstawa do porównawczego określania czasu na kuli ziemskiej. Przybliżony czas pełnego obrotu Ziemi wynosi 24 godz.; łatwo obliczyć, że w ciągu 1 godz. Ziemia obraca się o 15 długości geograficznej. Inaczej mówiąc, czas miejscowy punktów odległych od siebie o 15 długości geograficznej różni się o godzinę.
Ze względów praktycznych nie można stosować czasu miejscowego jako obowiązującego w każdym miejscu kuli ziemskiej, znacznie wygodniej jest (choćby przy układaniu rozkładów jazdy, emisji programów radiowych i telewizyjnych itp.), gdy większe obszary posługują się jednakowym czasem. Dlatego też świat został podzielony na różniące się od siebie o godzinę strefy czasowe, co 15 długości geograficznej. I tak strefa czasu zachodnioeuropejskiego (wokół południka Greenwich) leży pomiędzy 7°30’Wi 7°30’E, następna na wschód strefa czasu środkowoeuropejskiego(w której znajduje się Polska) leży pomiędzy 7°30’E a 22°30’E. Jest to tzw. czas strefowy.
Czas strefowy stosowany jest głównie na morzach, natomiast w obrębie lądów granice poszczególnych stref przebiegają nie po południkach, lecz – ze względów praktycznych – wzdłuż granic państwowych lub administracyjnych. Taki czas określa się jako urzędowy. Niekiedy czas urzędowy różni się od sąsiedniego nie o pełną godzinę, lecz o pół lub półtorej godziny; zależy to od administracyjnej decyzji władz danego terytorium. Niektóre państwa, w tym Polska, zmieniają w miesiącach o dłuższym dniu czas urzędowy, przesuwając go o godzinę (czas letni i zimowy).
Szerokość geograficzna to kąt zawarty pomiędzy płaszczyzną równika a kierunkiem pionu, zmierzonym w danym punkcie powierzchni Ziemi. Liniami łączącymi ze sobą wszystkie punkty o jednakowej szerokości geograficznej są równoleżniki. Mają one kształt okręgów o bardzo różnych rozmiarach; najkrótsze są w okolicach biegunów, najdłuższe w pobliżu równika, będącego jedynym równoleżnikiem,którego środek znajduje się w środku Ziemi. Równik, najdłuższy z równoleżników, oddziela od siebie dwie półkule, północną i południową. Celem określenia, na której półkuli znajduje się punkt, do wartości cyfrowej dodaje się określenie „szerokości geograficznej północnej” (N) lub „szerokości geograficznej południowej” (S).
Krążąca po orbicie wokół Słońca Ziemia zachowuje stałe położenie, nie zmieniając nachylenia swojej osi. Efektem tego jest powstanie pięciu  stref oświetleniowych kuli ziemskiej oddzielonych od siebie równoleżnikami– dwoma zwrotnikami i dwoma kołami podbiegunowymi. Zwrotniki stanowią linie, na których promienie Słońca najdalej od równika padają jeszcze na powierzchnię Ziemi prostopadle, zaś oba koła podbiegunowe ograniczają obszar, gdzie w pewnych okresach roku Słońce w ogóle nie wyłania się spoza horyzontu (noc polarna), a innych okresach nie chowa się pod horyzontem (dzień polarny). Na kołach podbiegunowych dzień polarny (i noc polarna) trwa tylko półtora doby; długość okresu dnia i nocy polarnej w kierunku biegunów rośnie i w ich pobliżu występuje w ciągu całego roku jeden dzień i jedna noc, trwające po mniej więcej 6 miesięcy.