在北半球测量出北极星的高度角（即仰角），便可确定当地的纬度。在北半球看，北极星的高度角随纬度而变化，从赤道为0°到北极为90°，即北极星的高度角与当地纬度数恰好相同
类似于太阳高度的计算，太阳高度从直射点向四周逐渐递减，而北极星也是恒星，其星光与地球表面之间的夹角也从“直射点”（即星光与地平面垂直的点）向四周逐渐递减，北极星直射点是北极点，北半球的任意一点，只要知道其纬度，就可以求出北极星光与该地地平面间的夹角，即
北极星星光与地平面的夹角＝90°－该地与北极点间的纬度差角
注意：能看到北极星的地点一定是北半球的点，所以纬度差角等于极点纬度90°减去该地纬度φ，这样，公式可写为
北极星星光与地平面的夹角＝90°－（90°－φ）
如某地纬度为40°N，则，北极星光与地平面间的夹角＝90°－（90°－40°）＝40°
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