Geografische Koordinaten auf der Erdoberfläche werden üblicherweise als Längengrad und Breitengrad angegeben; oder englisch als Longitude und Latitude. Wer sich nie merken kann, was Latitude nun noch mal war, dem hilft vielleicht die Eselsbrücke, dass Länge zu long passt und Latitude dann das andere sein muss. Wer sich nicht merken kann, welches jetzt welche Koordinate ist, dem hilft vielleicht die Eselsbrücke, dass man bei den Klimazonen auch von „Breiten“ spricht. Die Breite ist gewissermaßen der „Abstand“ vom Äquator. Auf der üblichen Weltkarte ist die Länge also die waagerechte x-Koordinate und die Breite die senkrechte y-Koordinate.
Hier muss man wieder aufpassen, nicht durcheinanderzukommen: Die Linien, die die Längen und Breiten repräsentieren, sind genau andersherum: Die Linien gleicher Breite sind die waagerechten und die Linien gleicher Länge die senkrechten.
Bei der Breite ergibt sich durch die Drehachse der Erde der Äquator als natürlicher Nullpunkt. Es wird also vom Äquator ein Mal nach Norden bis zu zum Nordpol 90° rauf gezählt und vom Äquator nach Süden bis zum Südpol 90° herunter.
Bei der Länge gibt es keinen so herausragenden natürlichen Nullpunkt. Da die Sternwarte bei Greenwich in England einer der wichtigsten Orte für die Erdvermessung war, hat man sich darauf geeinigt, diesen Ort willkürlich als Nullpunkt festzulegen. Von Greenwich aus wird also einmal 180° nach Osten gezählt und ein mal 180° nach Westen. Auf der gegenüberliegenden Seite treffen sich diese beiden Zählungen dann im Pazifik auf einem Längengrad, der auch Datumsgrenze genannt wird.
Was haben nun die Längengrade mit dem Datum zu tun? Durch die Drehung der Erde ergeben sich über die Längengrade hinweg Zeitzonen. Zeit wird in 24 Stunden pro Tag gerechnet. Einmal um die Längengrade herum ist also zu jedem Zeitpunkt jede Lokalzeit einmal vertreten. Rechnerisch umfasst eine solche Zeitzone also 360°/24h = 15° Grad auf der Länge. Und vom nullten Längengrad aus entsprechen die 180° nach Osten und nach Westen eben dann plus und minus 12 Stunden an Zeitzonen. Auf dem Pazifik treffen sich also von Greenwich betrachtet aus „12h später“ und „12h früher“ und damit das zusammenpasst, liegt da ein Sprung von einem Tag dazwischen. Und diesen Sprung nennt man „Datumsgrenze“.
Betrachtet man den Längengrad Null am Äquator, so ist hier der Ursprung des Koordinatensystems. Wie üblich ist der positive Quadrant rechts oben, sodass also nördliche Breiten und östliche Längen positiv gezählt werden und entsprechend südliche Breiten und westliche Längen negativ. Um schon bei den Zahlen gleich erkennen zu können, was die Breite und was die Länge ist, kann man die Länge immer mit dreistelligen Gradzahlen und die Breite immer mit zweistelligen Gradzahlen angegeben, ggf. mit führenden Nullen.
Bei den Buchstaben für die Richtungen beginnen praktischerweise die Worte für Norden, Süden und Westen im Englischen mit dem gleichen Buchstaben. Nur bei Osten muss man sich das E für englisch East merken.
Breitengrade lassen sich mit Kenntnis von Sternkarten recht gut bestimmen. In der Seefahrt halfen dabei Sextanten. Bei Längengraden dagegen funktioniert das nur, wenn man auch die Uhrzeit kennt. Die Seefahrt war deshalb einer der größten „Treiber“ bei der Entwicklung von Uhren, die über einen langen Zeitraum genau und zuverlässig laufen.
Um eine Position genauer zu bestimmen, muss ein Grad feiner unterteilt werden. Traditionell dienen dazu Minuten und Sekunden. Eine Grad-Minute ist entsprechend einer Zeitminute 1/60 eines Grads. Und die Sekunde ist wieder 1/60 einer Minute. So wie ein Grad als Zeichen ° geschrieben wird, schreibt man eine Minute als ‘ und eine Sekunde als “. Heute wird auch gern die dezimale Unterteilung genutzt, bei der 10,5° dasselbe sind wie 10°30’ . Für die Umrechnung haben viele Taschenrechner eine Taste, die mit ° ‘ “ beschriftet ist. Oft bekommt man dabei sehr viele Nachkommastellen heraus. Um grob zu bestimmen, wie viele sinnvoll sind, kann man abschätzen, dass 36.000 km auf dem Erdumfang ungefähr 36.000 km / 360° = 100 km pro Grad entsprechen. Entsprechend sind dann 2 Nachkommastellen auf 1 km genau. Das stimmt natürlich nur grob, gibt aber hinreichend genau ein Gefühl dafür, welche Anzahl an Stellen gebraucht wird. Der Erdumfang beträgt eigentlich eher 40.000 km, aber hier zählt der Umfang einer Linie gleicher Breite und so ist diese vereinfachte Näherung in unseren mittleren Breiten praxistauglich.
Für Funkverbindungen sind Großkreise wichtig. Funkwellen erreichen ihr Ziel entlang der Erdoberfläche entlang eines gedachten Kreises, der den Erdmittelpunkt als Mitte hat. Wenn man die Erde näherungsweise als Kugel betrachtet, hat ein Großkreis immer den gleichen Umfang wie der Äquator. Schaut man sich diese Verbindungslinie nun auf einer normalen Weltkarte an, so sieht sie nicht sehr gerade aus. Besonders Verbindungen über die Pole machen sehr merkwürdige Kurven. Das liegt an der sogenannten Projektion der benutzten Karte. Die meisten Karten versuchen so viel wie möglich von der Erde als Fläche darzustellen. Dabei muss man immer Kompromisse eingehen. Besonders die Pole werden dabei verzerrt dargestellt.
Für unsere Zwecke sind Projektionen gut geeignet, die die Richtungen auf den Großkreisen sauber darstellen. Das funktioniert aber nur, wenn ein Punkt auf der Karte vorgegeben wird. So eine „Beamkarte“, oder genauer Azimutale Karte, muss also für jeden Punkt auf der Erde neu erstellt werden. Außerdem stellt eine Beamkarte die Abstände quer zu den Großkreisen falsch dar. Damit stimmen also auch die Flächen nicht. Eine Beamkarte wird also abseits von der Planung von Funkverbindungen nur selten sinnvoll sein. Aber sie gibt für diesen einen Punkt auch die Entfernungen korrekt wieder. Also kann man z. B. Flugzeiten für Flugzeuge damit abschätzen. So eine Beamkarte kann man sich bei NS6T erstellen. Ein schönes Tool, um sich einen Großkreis anzeigen zu lassen, ist auch „Entfernung messen“ in Google Maps. Lässt man sich eine solche Entfernung beispielsweise von Finnland nach Alaska anzeigen, so sieht man sehr schön, dass das wie eigentlich logisch zu erwarten eine gerade Linie ergibt; und keine „Schlangenlinie“, wie das von vielen anderen Karten angezeigt wird.
Heute wird man vorwiegend ein satellitengestütztes System wie Galileo oder GPS nutzen, um eine Position auf der Erde zu bestimmen. Wie das funktioniert, erklärt die Maus.
Koordinaten werden auch gern vereinfacht, verkürzt und standardisiert dargestellt. Für Funkverbindungen wird gern der Maidenhead-Locator oder auch QTH-Locator genutzt. Hier werden Länge und Breite in Kacheln dargestellt. Die Adressen dieser Kacheln werden immer abwechselnd paarweise für Länge und Breite angegeben. Und immer abwechselnd als Paar von Buchstaben und dann von Zahlen. Das hat mehrere Vorteile: Durch den Wechsel von Länge und Breite lässt sich die Angabe bei Bedarf verlängern oder auch verkürzen. Buchstaben codieren kürzer, sodass der resultierende Code auch kürzer wird. Und die paarweise Angabe in Buchstaben und Zahlen ist bei der Funkübertragung leichter zu verstehen als lange Zahlenfolgen. Dazu kommt man ohne Vorzeichen und Angabe von Himmelsrichtungen aus.
Ähnlich ist auch der Plus-Code oder auch Open Location Code strukturiert. Hier gibt es noch die zusätzliche Option, die groben Angaben durch den Namen einer nahen Stadt zu ersetzen. Das hat Vor- und Nachteile: Ist die Stadt bekannt, so weiß man gleich grob, wo die Ortsangabe ist. Kennt man die Stadt oder ihre Schreibweise jedoch nicht, so weiß man eher weniger als durch den Code.
Bei der Kartografierung wird gern das UTM-System verwendet. Hier werden die Kacheln einzeln projiziert, sodass Flächen- und Richtungs-Angaben innerhalb der Kachel möglichst genau sind. Für den von der Kachel dargestellten Bereich ist die Karte und die Koordinaten daher ausgezeichnet. Der Nachteil ist aber, dass Koordinaten zwischen verschiedenen Kacheln nicht vergleichbar sind. So hat jedes dieser Systeme seine spezifischen Vor- und Nachteile.
Um hier noch tiefer einzusteigen, kann man sich den sogenannten Geoid ansehen. Damit wird genauer beschrieben, wie die Erde wirklich aussieht, also einschließlich der Abflachung an den Polen und den Höhenzügen der Gebirge und die Auswirkungen auf die Gravitation. Ein anderer interessanter Aspekt ist der Unterschied zwischen den geografischen und den magnetischen Polen. Ein weiter führendes Thema sind die Gezeiten, also die Auswirkungen davon, dass Erde und Mond um ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt kreisen.