人类航海史首先起步于造船史。早在公元前十二世纪的特洛伊战争中，就有可搭载百名士兵的十吨级以上船只的记载。到了唐代，高僧鉴真很容易就找到了能带他东渡去日本的商船。十五世纪，明成祖命郑和率200多战船、两万多随从下西洋，其中部分战船吨位过百。也正是这个时期，西方世界的大航海时代开始了，涌现出麦哲伦、哥伦布、达伽玛等航海探险先驱。
从十五世纪起，西班牙、葡萄牙开始开拓海上疆界，随后法国和英国也加入竞争。其中英国因四面环海，争霸海域的需求尤为强烈，但苦于地理位置处于劣势：主要的对手西班牙、葡萄牙、法国都是地中海国家，借助沿风平浪静的地中海岸目测导航，便能跑遍欧洲南部和非洲北部，向西可轻易进入大西洋，向东则方便抵达阿拉伯半岛，联系着欧亚非三个洲，商业往来和财富运输非常快捷。英国的船队离开港口便进入茫茫大海，地中海的入口常常被对手严守，即便驶入也是危机重重。好在，英国有强大的舰队，在遭遇战中占尽上风。
1707年10月22日，英国海军上将肖威尔爵士率领5艘战舰组成的舰队，在直布罗陀海峡伏击了法国地中海舰队，夺取了大批宝藏之后的返回途中，因黑夜和大雾妨碍了目测导航，舰队中4艘战舰在距英格兰西南仅20英里的锡利群岛触礁沉没，两千多名海军士兵和肖威尔爵士葬身大海。
“我们想知道在哪里。帝国要帮助我们。”经过这一震惊世界的悲剧，商人、水手、海军的呼声才引起人们重视。不过，直到1714年，外界关于研究经度测量的建议书才真正送到了威斯敏斯特皇宫中。6月，英国国会皇家经度委员会正式成立。72岁的艾萨克·牛顿和其好友埃德蒙·哈雷应邀担任委员会负责人。1714年7月8日，安妮女王颁布了高达20000英镑的奖金来征求能精确到1/2度的经度测量手段。
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约翰·哈里森出生在一个木匠家庭，当悬赏精密测量经度的消息传到他的家乡约克郡时，他才20出头。然而就在这一瞬间，他已认定了自己的钟将是测定经度的最佳手段，甚至是唯一手段。于是，在此后的40年中，他亲手制造了5只航海天文钟，并通过连续不断的严苛实验，证明时间机器是航海者确定经度的唯一有效途径。
十八世纪末期，英国率先开始推广航海天文船钟导航。在1805年爆发的世界海战史上最著名的特拉法加战役中，面对法国和西班牙联军的无敌舰队，英国舰队借助船钟导航，利用夜色掩护设下包围圈，而强大的无敌舰队只能夜伏昼出，最后的决战以英国全胜告终。之后，在1831年到1836年间，英国海军的水文测量船小猎犬号环绕大洋洲、非洲、南美洲的考察之旅也是靠精准的船钟导航实现的，舰长菲斯罗伊除了携带着20多台各个厂家出产的天文船钟外，还带了一名私人朋友—查尔斯·达尔文，并将他留在加拉帕戈斯群岛几个月，这也促使了《物种起源》的诞生。
从十九世纪起，船钟已成为标准的导航工具，全球航运业终于找到了保驾护航的有效工具，人类文明的频繁交流期从此时开始。直到二十世纪初，航海天文船钟的生产商主要集中在英国、瑞士、法国、德国，其中具备批量供应能力的只有英国。天文船钟的结构也被逐步确定为带有水平万向悬架的重型铜壳钟，这种装置能保证在船舶运行时维持水平状态，避免重力变化带来的位置差，令冲击式擒纵发挥稳定的特性。
第二次世界大战期间，德国封锁了大西洋运输线，美国的大批军舰因缺乏船钟难以编入现役。于是美国海军部急招钟表零售商提供高精度样品，希望能找到代用品，并首次将注意力转移到杠杆擒纵上。虽然杠杆擒纵比冲击式擒纵更轻巧，平均运行值也更准，但冲击式擒纵能始终保持原始的误差，快5秒就是快5秒，不随温度、运行时间变化；而杠杆擒纵往往会在不同的温度、不同的运行时段中有时快2秒，有时慢1秒。在赤道水平，每1秒钟的误差相当于463米的直线距离。一快一慢几秒种，就差了好几公里。
