La Prima della navigazione moderna, il marinaio era in grado di trovare la sua posizione in mare (soprattutto la Latitudine) misurando l'altezza del sole sopra l'orizzonte a mezzogiorno. Questo era così importante che, in mare, fino in 1924, la giornata iniziava a mezzogiorno, non a mezzanotte. La conoscenza dell'ora esatta, soprattutto durante la navigazione oceanica, era molto importante ma non fu possibile fino a quando l' Inglese John Harrison nel 1759 non inventò un orologio molto preciso. Quando fu sviluppato, all'iniziò XVIII secolo, fu un risultato tecnico di estrema importanza dal momento che, durante la navigazione, nel corso di un lungo viaggio, è necessaria una accurata conoscenza del tempo. Nella navigazione astronomica, per determinare la longitudine viene usato un cronometro da marina, un orologio abbastanza preciso da essere usato come strumento portatile per misure di tempo standard. Il primo vero cronometro fu il lavoro di una vita di John Harrison che dopo 31 anni di continue prove ed errori rivoluzionò la navigazione. Per determinare una posizione sulla superficie terrestre, è necessario e sufficiente conoscere la latitudine e la longitudine. Fino alla metà del 1750 fu un problema irrisolto a causa della difficoltà di calcolo della longitudine. I navigatori potevano determinare la loro latitudine, misurando l'angolo del sole a mezzogiorno (cioè, quando ha raggiunto il punto più alto nel cielo), ma per trovare la loro longitudine, invece, avevano bisogno di avere a disposizione uno strumento che misurasse il tempo standard. Scopo di un cronometro è di misurare con precisione il tempo di una posizione fissa nota, per esempio quella di Greenwich (Greenwich Mean Time (GMT). Conoscendo il GMT in un luogo a mezzogiorno permette ad un navigatore di utilizzare la differenza di tempo tra la posizione della nave e il meridiano di Greenwich per determinare la longitudine della nave. Mentre la Terra gira a un ritmo regolare, la differenza di tempo tra il cronometro e l'ora locale (t) della nave può essere usata per calcolare la longitudine della nave rispetto al meridiano di Greenwich (definito come “0 °) (L= t - GMT) con la trigonometria sferica. Nella pratica moderna, le effemeridi Nautiche e le tabelle Nautiche di riduzione permettono ai navigatori dopo la misura dell’altezza (di Sole, Luna, pianeti visibili, oppure uno delle 57 stelle utili) con il sestante per determinare la posizione della nave, cioè la Latitudine L e la Longitudine L. La creazione di un orologio che funzionasse in modo affidabile in mare è stato molto difficile. Fino al 20 ° secolo i migliori cronometri sono stati gli orologi a pendolo. Ma il rollio di una nave in mare rendeva inutili i pendoli basati soltanto sulla gravità. John Harrison, un falegname Yorkshire completò nel 1735 un orologio di legno basato su una coppia di raggi pesanti contro-oscillanti collegati da molle il cui movimento non era influenzato dalla forza di gravità o dal movimento di una nave. I successivi due orologi da marina, denominati H2 e H3, usavano questo sistema, ma si rivelarono troppo imprecisi. Harrison risolse i problemi della precisione con il progetto di un cronometro detto H4 molto simile a un grande orologio da tasca, e nel 1761 presentò il cronometro H4 per il premio di £ 20.000 al concorso «Longitude act» che era stato bandito dal governo britannico nel 1714, quasi 50 anni prima. Il suo progetto utilizzava un bilanciere a battito rapido, compensato per la temperatura e controllato da una molla a spirale.