緯度円

地球上の緯度円または緯線は、与えられた緯度座標線で地球の周りのすべての場所（標高は無視）を結ぶ抽象的な東西の小さな円です。

緯度円は互いに平行であるため、しばしば緯線と呼ばれます。つまり、これらの円のいずれかを含む平面は互いに交差することはありません。緯度円に沿った位置は、その経度で与えられます。緯度円は、地球の中心を中心とした大円である経度円とは異なり、赤道から離れるにつれて緯度円が小さくなります。その長さは、共通の正弦関数または余弦関数で計算できます。たとえば、北緯 60 度または南緯60 度は、 に由来する赤道の半分の長さです (地球の0.335% のわずかな平坦化は無視します) 。メルカトル図法またはゴール・ピーターズ図法では、緯度円はすべての子午線に垂直です。^[1]楕円体または球面図法では、赤道を除くすべての緯度円は等角線です。 ${\displaystyle \cos(60^{\circ })=0.5}$

円の緯度は、赤道と円の間の角度とほぼ同じで、角度の頂点は地球の中心にあります。赤道は 0° で、北極と南極はそれぞれ北緯 90° と南緯 90° にあります。赤道は最も長い緯度円であり、大円でもある唯一の緯度円です。そのため、赤道はすべての子午線に垂直です。

各半球の赤道と両極の間には 89 個の整数(整数度) 緯度円がありますが、これらはより正確な緯度測定値に分割することができ、多くの場合、十進度 (例: 34.637° N) または分と秒(例: 22°14'26" S) で表されます。

地図上では、地球の表面を平面上に写像するのにどの投影法が使われるかによって、緯度円が平行になることもそうでないこともあり、その間隔も変わることがある。赤道を中心とする正距円筒図法では、緯度円は水平で平行、かつ等間隔である。その他の円筒図法や擬似円筒図法では、緯度円は水平で平行であるが、地図に有用な特性を与えるために間隔が不均等であることがある。たとえば、メルカトル図法では、局所的なスケールと形状を保つために、緯度円は極の近くでより広く間隔が空けられているが、ゴール・ピータース図法では、面積の比較が正確になるように、緯​​度円は極の近くでより狭く間隔が空けられている。ほとんどの非円筒図法と非擬似円筒図法では、緯度円は直線でも平行でもない。

緯度円弧は、砂漠など、明確な自然の境界がない国や地域間の境界として、または「地図上の線」として人工的な境界が引かれるときに使用されることがあります。これは、1884 年のベルリン会議でアフリカ大陸の広大な地域に関して大規模に作成されました。北米の国や州も、ほとんどが直線で作成されており、それらは緯度円の一部であることがよくあります。たとえば、コロラド州の北の境界は北緯 41 度にあり、南の境界は北緯 37 度です。米国とカナダの国境の長さのおよそ半分は、北緯 49 度に沿っています。

北から南へ向かって、5つの主要な緯度円があります。赤道の位置は固定されています（地球の自転軸から90度）が、他の円の緯度は地球の軌道面に対する赤道軸の傾きによって決まるため、完全に固定されているわけではありません。以下の値は2025年1月13日現在のものです。^[2]

• 北極圏（北緯66°33′50.3″）
• 北回帰線（北緯23°26′09.7″）
• 赤道（緯度0°）
• 南回帰線（南緯23°26′09.7″）
• 南極圏（南緯66°33′50.3″）

これらの緯度円は、赤道を除いて、5 つの主要な地理的ゾーンの区分を示しています。

赤道は、北極と南極から等距離にある円です。地球を北半球と南半球に分割します。緯線または緯線の中で、赤道は最も長く、唯一の「大円」（地球の中心を中心とする地球表面の円）です。他の緯線はすべて赤道より小さく、地球の軸のみを中心としています。

北極圏は、太陽が 24 時間連続して地平線の上または下に留まることができる北半球の最南端の緯度です (それぞれ6 月の至点と12 月の至点)。同様に、南極圏は、太陽が 24 時間連続して地平線の上または下に留まることができる南半球の最北端の緯度です (それぞれ12 月の至点と6 月の至点)。

極圏の緯度は、90°から地球の軸の傾きを引いた値に等しくなります。

北回帰線と北回帰線は、それぞれ6 月の夏至と12 月の夏至に太陽が真上に見える最北緯と最南緯を示します。

熱帯圏の緯度は地球の軸の傾きに等しい。

定義により、北回帰線、南回帰線、北極圏、南極圏の位置はすべて、太陽の周りの軌道面に対する地球の軸の傾き（「黄道傾斜角」）によって決まります。地球が「直立」している場合（軸が軌道面に対して直角である場合）、北極圏、南極圏、または熱帯圏は存在しません。極では太陽は常に地平線に沿って回転し、赤道では太陽は常に真東から昇り、真上を通過し、真西に沈みます。

熱帯圏と極圏の位置は固定されていません。軸の傾きがゆっくりと変化するためです。軸の傾きは、短い周期から非常に長い周期までの多くの異なる周期 (その一部は以下で説明します) の重なりによって決まる複雑な動きです。西暦 2000 年 1 月 1 日の正午の傾きの平均値は 23° 26′ 21.406″ (IAU 2006、理論 P03 による) で、対応する値は西暦 2023 年 1 月 1 日の正午の 23° 26′ 10.633″ です。

主な長期サイクルにより、軸の傾きは 41,000 年の周期で約 22.1° から 24.5° の間で変動します。現在、傾きの平均値は 1 年に約 0.468 インチ減少しています。その結果 (おおよそ、平均して)、熱帯圏は赤道に向かって (極圏は両極に向かって) 1 年に 15 m ずつ移動し、天文学的に定義された熱帯地方の面積は 1 年に 1,100 km ² (420 平方マイル)減少しています。(ただし、大気の状態に基づいて定義された熱帯ベルトは、地球温暖化により拡大しています。^[3] )

地球の軸の傾きには、章動による短期的な変動もあります。その主な期間は18.6年で、振幅は9.2インチ（南北に約300メートルに相当）です。^[4]他にも多くの短い期間があり、どの方向にも毎日数メートルのずれが生じます。

最後に、地球の自転軸は地球上で正確に固定されているわけではなく、極運動と呼ばれる小さな変動（15 m 程度）を起こし、熱帯および極圏、さらに赤道にも小さな影響を及ぼします。

数日間の短期的な変動は、実際に至点の時に発生する場合を除いて、太陽が真上に現れる可能性のある極緯度の位置、または 24 時間の昼または夜が可能な極緯度の位置に直接影響しません。むしろ、与えられた軸の傾きが年間を通じて維持された場合に発生する理論的緯線の移動を引き起こします。

これらの緯度円は、軌道面に対する軸傾斜を持つ他の惑星でも定義できます。傾斜角が 45 度を超える冥王星などの天体では、回帰円は両極に近くなり、極円は赤道に近くなります。

多くの地方および国際境界は、緯線によって定義されるか、緯線によって近似されることが意図されていました。北半球では、北極星を観測することで天文学的な緯度を大まかに（数十メートル以内の誤差で）測定できるため、緯線が便利な境界となります。

通常、緯度円は、標高0 で定義されます。標高は、緯度円によって形成される平面に対する位置に影響します。(測地系では) 高度と深さは地球の表面の法線によって決定されるため、同じ緯度を共有していても標高が異なる (つまり、この法線に沿っている) 場所は、この平面内には存在しません。むしろ、同じ緯度を共有していても標高と経度が異なるすべての点は、地球の自転軸の周りをこの法線が回転して形成される 円錐台の表面を占めます。

• 球の円
• 緯度円の一覧

• 米国海軍天文台 – 黄道の平均傾斜角。2007 年 10 月 12 日にWayback Machineにアーカイブされました。