Wie kann man auf dem weiten Meer wissen wo man ist?
Ganz einfach. Man benötigt die Sonne, den Nordstern, die genaue Zeit von Greenwich, einen Sextanten und einige mathematische Tabellen.

Die geographische Breite: Der Nordstern steht in der verlängerten Erdachse zum Norden. Das bedeutet, am Nordpol ist der Nordstern genau über dem Beobachter. Der Stern befindet sich im Zenith, also in 90 Grad Höhe von der Kimm, dem Horizont über dem Meer. Richtig, man ist dort auf 90 Grad nördlicher Breite. Am Äquator steht der Nordstern genau in der Kimm, auf null Grad Höhe, man ist auf 0 Grad Breite. Mainz liegt genau auf 50 Grad Breite Nord, der Nordstern steht 50 Grad über der Kimm.
Je höher die Sonne mittags um 12.00 Uhr über der Kimm steht, durch den Meridian gehend, desto näher befindet man sich am Äquator. Da muss natürlich eine Berichtigung angebracht werden. Die Sonne steht mal südlich, mal nördlich vom Äquator, je nach Jahreszeit.

Um die geografische Länge zu ermitteln benötigt man die Zeit von Greenwich (GMT). Mittags, um 12.00 Uhr Greenwichzeit, geht die Sonne durch den Meridian von Greenwich, sie steht genau im Süden und erreicht den höchsten Punkt im Himmel, 0 Grad Länge. Das gleiche geschieht eine Stunde später auf 15 Grad westlicher Länge. D.h., man schaut auf die Uhr, wenn die Sonne genau im Süden steht. Ist es genau 13.00 Uhr in Greenwich, dann ist man auf 15 Grad westlicher Länge. Steht die Sonne um 11.00 Greenwichzeit im Süden, den höchsten Punkt erreichend, ist man auf 15 Grad östlicher Länge. Die Sonne wandert 15 Grad pro Stunde, für 360 Grad benötigt sie 24 Stunden.

Das Problem war früher die genaue Greenwichzeit parat zu haben. Kein Problem mehr seit John Harris im 18. Jahrhundert den Chronometer entwickelte.

Breite: Höhe über der Kimm des Nordsterns entspricht der Breite auf der man sich befindet.

Länge: Uhrzeit von Greenwich, wenn die Sonne durch den Ortsmeridian geht, also genau im Süden steht. Die Zeitdifferenz zu Greenwich umgerechnet in Grade!