Quello che stai cercando è il metodo di navigazione utilizzato da navi e aeromobili prima dell'avvento del GPS. Richiede non solo uno strumento per misurare l'angolo tra il sole o una stella (come Polaris) e l'orizzonte, ma anche una misurazione del tempo accurata e grafici che possono essere utilizzati per interpretare i numeri. E ovviamente un cronometro accurato: dovrai conoscere l'ora al Greenwich Obervatory, a Londra.
Lo strumento tradizionale utilizzato per determinare questo angolo è il sestante. Ecco un articolo che descrive l'uso di un sestante per determinare la propria posizione:
http://www.ehow.com/how_7562747_use-nautical-sextant.html
Suppongo che un algoritmo per fare ciò che stai chiedendo sia disponibile dove vengono venduti buoni sestanti - per quanto riguarda i grafici, beh, forse ci sono grafici scaricabili da qualche parte.
Inoltre, ecco un buon articolo sulla determinazione della latitudine e della longitudine da parte delle stelle. La latitudine è ciò che un sestante ti dirà, la longitudine è determinata in modo diverso. Per questo sono necessari due orologi: uno impostato su GMT; uno impostato sull'ora UTC locale (NON l'ora del fuso orario). Il metodo è descritto qui: Come calcolare la longitudine . Il che ci porta alla domanda su come calcolare l'ora solare locale, descritta in questo articolo Come calcolare l'ora solare . Chiaramente non puoi usarlo per la navigazione: è conveniente per l'economia umana, ma non trova la tua posizione.
Giusto per chiarire perché non è possibile utilizzare l'ora civile locale per determinare la longitudine è che l'ora solare è quasi la stessa su entrambe le isole Hawaii e Kodiak, ma l'ora civile delle Hawaii è un'ora dopo quella di Kodiak. E la Cina si estende per circa 5.026 chilometri attraverso la massa terrestre dell'Asia orientale, che è di circa 4 ore di tempo solare, ma tutto ha lo stesso tempo civile.
Questa domanda potrebbe essere meglio posta nel Sailing SE. Oh, aspetta, non ce n'è ancora uno.