由于任何经线都通过南北两极，因此经线的方向就是南北方向；又由于纬线和经线相互垂直，因此纬线的方向就是东西方向。
经度和纬度 为了区别各条经线和纬线，很有必要给每一条经线和纬线以明确的标号；而在球面上，最好的办法是以度数来标号。作为地理坐标的经度和纬度就是这些标号。
通过每一条经线的平面，叫经线平面。两个经线平面之间的夹角(λ)叫经度。但地球上经线有无数条，如果不确定一个起点，就无法计算经度，因此在1884年的国际子午线会议上，各国共同商定，以通过英国伦敦市东南郊格林尼治天文台的经线，作为计算经度的起点，定为零度经线。同时，还确定：在零度经线以东的180°范围，统称为东经；在零度经线以西的180°范围，统称为西经。这样，某一个地点的经度，就是该地经线平面和零度经线平面之间小于180°的夹角了。例如，通过北京的经线平面和零度经线平面之间的夹角是116°28′，又在零度经线以东，所以北京的经度是东经116°28′，简写为116°28′E(E是东的英文缩写)。
某一地点到地心的连线和赤道平面之间的夹角叫做这个地点的纬度。显然，赤道的纬度是0°，南北两极都是90°。为了区别南北两个半球的纬度，将赤道以北的纬度统称为北纬，赤道以南的纬度统称为南纬。例如，北京到地心的连线和赤道平面之间的夹角是39°48′，又在赤道以北，所以北京的纬度是北纬39°48′，简写为39°48′N(N是北的英文缩写)。
一、昼夜
地球在自转的过程中总有半个球面向着太阳，半个球面背着太阳。向阳的半球，被阳光照得明亮，叫昼半球，这里这时是白天；背阳的半球，一片昏暗，叫夜半球，这里这时是黑夜。昼夜两个半球的分界线叫晨昏线。晨昏线与纬圈相交割，把纬圈分成两个弧段，处于白昼的弧段称为昼弧，处于黑夜的弧段称为夜弧。
当地球自西向东转动的时候，昼半球东边的区域逐渐进入黑夜，夜半球东边的区域逐渐进入白天。地球如此不停地自转就形成了昼夜交替的现象。
如果太阳光直射地球的位置永远那样，那么各纬圈的昼弧和夜弧都一样长，就是说，地球上各地昼夜的长短都是一样的。但是实际上除了赤道以外，大部分地区昼夜长短是变化的，在一年中有时昼长于夜，有时夜长于昼。这是什么原因呢?这是因为地球在公转时，地轴和公转轨道平面之间的夹角(倾斜角)始终保持66°33′。因而有时北半球倾向着太阳，有时南半球倾向着太阳，太阳直射地球的位置也就不同。
一年中太阳直射点变动于南纬23°27′和北纬23°27′之间。我们把南北纬23°27′的两条纬线，分别称为南回归线和北回归线。太阳直射点变了，由晨昏线交割纬圈而分成的昼弧和夜弧的长短也会发生变化。
太阳直射北回归线时的情况，这是一年中太阳直射点最北的位置。这时，在赤道上，昼弧和夜弧一样长，昼夜时间相等，都是12小时；在北半球赤道和北极圈(即北纬66°33′的纬圈)之间，昼弧比夜弧长，昼长于夜；北极圈以北的地区只有白天没有黑夜，这种现象被称为永昼。与北半球的情况相反，在南半球赤道和南极圈(即南纬66°33′的纬圈)之间，夜弧比昼弧长，夜长于昼；南极圈以南的地区，只有黑夜没有白天，这种现象被称为永夜。太阳直射南回归线时的情况，这是一年中太阳直射点位置最南的时候。这时，昼夜的长短，除赤道外，其余各纬度的情况正好相反。
所以，对北半球来说，太阳直射点北移时，白天增长，黑夜缩短；太阳直射点南移时，黑夜增长，白天缩短。对南半球来说则相反。当太阳直射赤道时，地球各地区昼夜等长。