Человек давно научился определять время: ночью — по положению звёзд и Луны на небосклоне, а днём — по длине тени, отбрасываемой предметами в разные часы дня. Солнечные часы — привычный атрибут центральных площадей античных городов. Если же возникала необходимость измерить небольшой промежуток времени, использовали переносные водяные или песочные часы: их содержимое тоненькой струйкой перетекало или пересыпалось через маленькое отверстие из одного сосуда в другой. Подобные часы до сих пор применяют в поликлиниках при проведении медицинских процедур. Некоторые естествоиспытатели древности измеряли время по... пульсу. Наверное, они считали, что частота сердцебиения никогда не изменяется. С XI столетия в городах начали устанавливать механические башенные часы с колёсами и гирями. Позже их соединили с устройством для боя, оповещавшего о том, который час. Из-за неравномерности хода таких часов сторожам приходилось то и дело выверять их показания по Солнцу и передвигать стрелки вручную. Впрочем, точность времени в те годы — понятие весьма условное: первые башенные часы не снабжались минутной стрелкой. В ходу была поговорка: «Когда Бог создал время, он сделал его много».
Карманные часы с боем появились в 1505 г., после того как мастер Пётр Генлайн из Нюрнберга заменил гирю пружиной. Часы эти называли «нюрнбергскими яйцами».
В XVI в. обычным делом стали регулярные рейсы через Атлантику, поэтому задача определения местоположения корабля в открытом море стояла достаточно остро. Как известно, положение судна можно найти по двум координатам — широте и долготе. Широту измерить относительно просто — по углу над горизонтом Полярной звезды. Установить долготу тоже нетрудно, если известна разница между местным временем и временем на некоем нулевом меридиане.
В качестве нулевого в 1675 г. выбрали меридиан, проходящий через город Гринвич (Великобритания), где была построена Королевская обсерватория. Но как узнать время по Гринвичу, находясь за тысячи миль от берегов Англии? Вот если бы удалось сделать точные часы, которые могли бы «хранить» время после выхода корабля из порта... В 1474 г. немецкий астроном Региомонтан предложил метод определения долготы по так называемым лунным расстояниям, т. е. по взаимному расположению Луны и других небесных тел. Луна и звёзды в данном случае играют роль небесного хронометра. Однако для реализации идеи Региомонтана требовались таблицы лунных расстояний, аккуратные измерения и многочисленные вычисления. Лишь спустя без малого три века, в 1755 г., другой немецкий астроном, Тобиас Майер, опубликовал точные лунные таблицы. Метод лунных расстояний стал основным в морской навигации в XIX в. Пока же моряки должны были обходиться одной координатой и плавать вдоль параллелей.
В конце XVI в. Галилео Галилей открыл явление изохронности (от греч. «и'сос» — «равный» и «хро'нос») колебаний маятника: время, за которое маятник совершает одно колебание, не зависит от его размаха — амплитуды. Уже в конце жизни учёный придумал, как использовать своё открытие для измерения времени, и изобрёл анкерный механизм. Независимо от Галилея к той же идее в 1655 г. пришёл голландец Христиан Гюйгенс (1629— 1695). В 1б58 г. он подробно описал принцип регулирования хода часов при помощи маятника и анкерного механизма в книге «Часы».
Тем не менее, не маятниковым часам суждено было стать «сердцем» морского хронометра. В 1714 г. британское Адмиралтейство предложило премию в 20 тыс. фунтов стерлингов тому, кто сможет сделать хронометр, позволяющий определить долготу корабля после шестинедельного плавания с точностью до 30 морских миль. Для этого часы должны спешить или отставать не больше чем на 3 с в день. Оказалось, что маятник здесь не годится, нужен уравновешенный крутильный балансир, приводимый в действие пружиной. Однако равномерность хода таких часов оставалась недостаточной из-за намагничивания и теплового расширения шестерёнок. Действию тепла был подвержен и сам балансир.
Английский механик-самоучка Джон Гаррисон (1693—1776) решил избавиться от всех этих проблем, сделав хронометр целиком из дерева. Но и этого оказалось недостаточно. Потребовалось множество технических ухищрений, чтобы удовлетворить требованиям Адмиралтейства. В 1762 г. ошибка четвёртой модели хронометра Гаррисона составила всего 5 с, но правительство не выдало премию полностью — выплатило лишь 5 тыс. фунтов в 1765 г., — из-за того, что часы останавливались во время подзавода пружины. Избавиться от этого недостатка изобретатель смог через восемь лет, и только тогда он получил остаток премии.