Beide sind uralte Instrumente der Schifffahrt, aber die Bestimmung der Längengrade war schwieriger als die der naturgegebenen Breitengrade.

Was gehört obligatorisch zu den Grenzen der Länder und Kontinente auf einem Globus? Richtig, das Gitternetz der Längen- und Breitengrade. Während die Breitengrade parallel „untereinander“ verlaufen und zu den Polen hin kürzer werden, sind die Längengrade allesamt gleich lang und treffen jeweils an den Polen zusammen.

Obwohl beide schon seit einer Ewigkeit der Navigation dienen, konnten die Breitengrade schon wesentlich früher bestimmt werden.

Der griechische Mathematiker Ptolemäus legte den Äquator im 2. Jahrhundert n. Chr. als Null-Breitengrad fest. Weil Sonne, Mond und andere Planeten nahezu senkrecht über dem Äquator stehen, eignete dieser sich quasi von Natur aus für die Bestimmung aller anderen Breitengrade. Auch Kolumbus segelte 1492 im Uhrzeigersinn schnurstracks einen Breitengrad entlang.

Da es für den Längengrad keinen natürlichen Anhaltspunkt gab, war seine Bestimmung eine größere Herausforderung. Was genau ist denn aber so ein Längengrad?

Mit dem Längengrad berechnet man den Abstand eines Ortes auf der Erde vom Nullmeridian. Diese Berechnung wird jedoch durch die Drehung der Erde und die folgliche Verschiebung der Entfernung anderer Himmelskörper zur Erde, etwa bei Sonne und Mond, erschwert.

Da man weiß, dass sich die Erde innerhalb 24 Stunden um 360 Grad dreht, kann man einen Zeitunterschied von exakt vier Minuten je Grad Längenunterschied messen. Um nun also auf hoher See den eigenen Standort auf einem Längengrad zu bestimmen, muss man den zeitlichen und örtlichen Abstand zwischen seinem Standort und dem Heimathafen messen. So steht etwa eine Stunde Zeitunterschied für 15 Grad, das ist 1/24 der 360 Grad des Erdballs. Am Äquator entsprechen 15 Grad etwa 1000 Meilen, zu den Polen hin werden die Abstände entsprechend kürzer.

Eine Gangabweichung der Uhr verursacht dabei jedoch einen Fehler genau gleichen Betrages - es ist nicht festzustellen, welchen Anteil am Zeitunterschied auf die erreichte geographische Position und welcher auf die bis dahin erreichte Abweichung der Uhr zurückzuführen ist. Auf hoher See ist die Zeitmessung allerdings mühselig, da eine Gangabweichung der Uhr Fehler in der Berechnung verursachen kann – etwa durch ein aus dem Takt geratenes Uhrpendel.

Die Seefahrer behalfen sich daher mit dem Gissen: Man markierte einen Ausgangspunkt im Wasser und schätzte (vgl. to guess) die zurückgelegte Entfernung mit Fahrzeit und Kompasskurs. Die aktuelle Position und die Uhrzeit im Heimathafen wurden ungenau bestimmt und die meisten Seemänner wie Vasco da Gama oder Magellan waren vergleichsweise orientierungslos unterwegs.

Das führte zu ernsthaften Problemen: Die Schiffe drängten sich so lange wie möglich auf befahrbaren Breitengraden und bogen erst spät nach Süden oder Norden ab, anstatt den direkten Weg zu nehmen. Die langen Reisen machten sie anfällig für Krankheiten, Überfälle und Schiffbrüche.

So wurde im Zeitalter der Entdeckungen in ganz Europa immer fieberhafter nach einer Lösung für die Bestimmung der Längengrade gesucht.