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A milha náutica foi historicamente definida como sendo o comprimento de um minuto de arco medido, à superfície média do mar, ao longo de um qualquer grande círculo da Terra.

Com aquela definição, a milha apenas pode ser utilizada como uma medida aproximada, usando os minutos medidos sobre um meridiano ou sobre o equador. A sua não exatidão deriva de a Terra não ser uma esfera perfeita, já que exibe, em resultado do seu movimento de rotação, achatamento nos pólos e alongamento do seu raio ao longo do equador. Esse efeito faz variar o comprimento de um minuto de arco do grande círculo desde 1 843 metros nas zonas polares até 1 862 metros na zona equatorial. Outro fator que contribui para a inexatidão é a irregularidade da superfície terrestre, que embora a uma escala pequena, tem zonas deprimidas e levantadas, o que faz variar o comprimento do arco medido ao longo da superfície em algumas dezenas de metros.

Em resultado da dependência do comprimento do arco em relação ao local onde é medido (e à direção do grande círculo utilizado), diferentes países adotaram diferentes normas: por exemplo, os britânicos, medindo a milha no mar a sul da Grã-Bretanha, chegaram ao valor de 6080 pés, ou seja 1 853,184 metros, tendo o Royal Hydrographic Office do Reino Unido apenas adotado a definição internacional em 1970.

A definição convencional da milha náutica foi adotada em 1929 pela I Conferência Hidrográfica Internacional Extraordinária (First International Extraordinary Hydrographic Conference), realizada em Mónaco. O valor corresponde sensivelmente ao valor médio do comprimento de um minuto de arco do meridiano terrestre.

Para fins de facilidade e rapidez de cálculo, na Marinha do Brasil se usa a equivalência 1 milha náutica = 2000 jardas = 6000 pés. O motivo desta equivalência é a utilização de radares com escalas em milhas e jardas, dependendo do alcance