Há mais de 2000 anos, os astrónomos egípcios e gregos, ao observarem o céu nocturno, aperceberam-se de que havia conjuntos de estrelas, as constelações, que mantinham aproximadamente as mesmas posições relativas.

Então imaginaram que o Universo era uma esfera enorme com estrelas fixas. Chamaram-lhe Esfera Celeste e firmamento ao conjunto de todas as estrelas fixas. Hoje sabemos que não é assim. As estrelas do firmamento movem-se, mas estão tão longe que é muito difícil observar o seu movimento, mesmo com os telescópios mais poderosos.

Como a Terra se encontra no centro da Esfera Celeste, de 24 em 24 horas, aproximadamente, vêm-se as estrelas na mesma posição do firmamento. E o que se passa em relação ao Sol?

Se marcarmos sobre a Esfera Celeste a posição do Sol ao meio-dia durante um ano, ele vai descrever uma circunferência, inclinada 23º 30' em relação ao equador da Esfera Celeste. Esta órbita aparente do Sol na Esfera Celeste chama-se eclíptica. A inclinação da eclíptica é igual à inclinação do eixo Pólo Norte-Pólo Sul em relação ao plano da órbita da Terra.

É no dia 21 de Março aproximadamente ao meio-dia, no ponto em que o equador cruza o meridiano de Greenwich, que o Sol, no seu movimento aparente em torno da Terra, cruza o equador Celeste. É a partir desse instante que os relógios são acertados, que se contam os dias, as noites e as épocas do ano. Para manter esta regularidade do movimento aparente do Sol em torno da Terra é necessário acertar o calendário de quatro em quatro anos, nos anos bissextos e, menos frequentemente, atrasar ou adiantar os relógios de alguns segundos. Por exemplo, por decreto papal do ano de 1582, o dia 5 de Outubro passou a ser 15 de Outubro. Na passagem do ano de 1999 para o ano 2000, os segundos finais do ano de 1999 deverão ser contados da seguinte maneira: ..., 5, 4, 3, 2, 1, 1, 0, ano 2000!

É o acerto da hora com as regularidades aproximadas do movimento dos corpos celestes que permite determinar latitudes e longitudes. Sabendo que a Terra roda em média 15º por hora, que no dia 21 de Março de 1999, no lugar da Terra 0º N 0º W, o meio-dia solar é às 12 h 06 min, podemos determinar, com uma aproximação de minutos, a hora do meio-dia solar em qualquer ponto da Terra.

Durante a época dos Descobrimentos os navegadores portugueses conseguiram fazer mapas das regiões descobertas apenas com o astrolábio, a bússola, um compasso, um globo terrestre e uma ampulheta. Um desses mapas é o planisfério de Alberto Cantino, de 1502.

Comparando os dois mapas, facilmente se conclui que, no planisfério Cantino, as latitudes, ou seja as posições dos trópicos e do equador, estão bem determinadas. As longitudes não estão bem determinadas devido à inexistência de bons relógios. Estes mapas, que forneciam uma ideia aproximada da forma dos mares e continentes, foram uma ajuda preciosa para os navegadores e comerciantes.

Actualmente, a determinação da longitude e da latitude pode ser feita por métodos electrónicos com base em satélites artificiais, ajudando navios e aviões a orientarem-se na Terra.

Com os satélites artificiais, é possível sabermos a nossa posição sobre a Terra, a hora e a altitude acima do nível médio do mar. São ao todo 24 satélites, a 20 200 km de altitude, que dão uma volta completa à Terra em 12 horas. Estes satélites estão constantemente a enviar para a Terra ondas de rádio que podem ser captadas por uma antena. Com um aparelho especialmente construído para captar esses sinais de rádio, sabemos imediatamente as nossas latitude, longitude e altitude sobre a Terra. Em qualquer ponto da Terra podem sempre receber-se os sinais de cinco a oito desses satélites.

Este processo designa-se por GPS que são as iniciais em inglês da designação Sistema de Posicionamento Global.

Cada satélite da constelação GPS está sempre a enviar para a Terra um sinal de rádio com a sua posição, latitude, longitude e hora. Umas ondas de rádio chegam primeiro, outras chegam mais tarde, dependendo da distância de cada satélite à antena. Recebendo os sinais de pelo menos quatro satélites, o aparelho GPS tem uma calculadora que foi programada para determinar a latitude e a longitude do local onde se encontra.

Actualmente, os aviões e os navios estão equipados com receptores GPS. No entanto, como a recepção de sinais GPS depende das condições atmosféricas, por razões de segurança, os navios têm sempre um sextante a bordo.