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Inicialmente , los cronómetros estaban premeditados a ser empleados dentro de los barcos para saber la longitud según los principios de la navegación celeste.

Hasta 1754, la situación de un barco en alta mar no podía conocerse con gran precisión, puesto que se estimaba desde la última situación famosa , esto es , de la última tierra conocida. Los navegantes podían determinar su latitud con precisión. Para poder saber la longitud, se precisa un aparato de medición del tiempo fiable , estable y preciso , en tanto que la longitud se establece midiendo la hora del paso del sol por el meridiano y comparándola con la hora de este paso en el puerto de partida: cada minuto de fallo en esta medición implica una desviación de la posición de 15 millas náuticas como máximo en el ecuador. Así , un segundo de fallo en el tiempo se ajusta a un fallo de posicionamiento de 463 metros.

Resolver el problema de los relojes fue bien difícil. En aquella temporada , los relojes más precisos se fundamentaban en el principio de los relojes de péndulo, que desentonaban de manera continua con el balanceo del barco en el mar. John Harrison, carpintero y relojero inglés, desarrolló un reloj que contenía unos cuantos péndulos que fluctuaban en direcciones opuestas, conectados por resortes, cuyos movimientos se sustraían a la predominación de la gravedad y de las turbulencias de un barco. Sus relojes cronómetros H1, H2, H3, diseñados según este término , eran grandes y pesados y debían estar suspendidos libremente en el barco.

Finalmente resolvió el inconveniente con su prototipo H4, un reloj de gran diámetro, que ganó el premio del Almirantazgo británico. Su nuevo concepto se basaba en la utilización de una rueda oscilante, la balanza termocompensada. Este principio se sigue utilizando en ocasiones en los relojes cronómetros mecánicos recientes. La determinación de la longitud prosiguió haciéndose mediante la observación astronómica, primordialmente por causas de coste.

Posteriormente , el Reino Unido tuvo una gran demanda de "cronómetros marinos" y múltiples observatorios organizaron de manera regular concursos de precisión.

El reglamento establece la existencia de un cronómetro dentro de los buques3. Ubicado en el puente y protegido al límite de las vibraciones, su desempeño se comprueba diariamente oyendo las señales horarias de las transmisoras de radio terrestres o, más simplemente , comparándolas con los relojes de los sistemas de posicionamiento por satélite. El progreso o retraso del cronómetro en una hora se conoce como tarifa horaria. Un óptimo cronómetro tiene una frecuencia diurna (o diaria ) baja y prácticamente constante (del orden de unos pocos segundos)

Cronómetro ferroviario

Aaron Lufkin Dennison fue vanguardista en la revolución industrial de la relojería en 1849 y desarrolló el Sistema Americano de Fabricación de Relojes organizando para la Waltham Watch Company la producción de piezas de reloj en cantidades tales que fuesen a la perfección remplazables. Este proceso es la base de los presentes métodos de producción utilizados en todo el mundo.

En 1893, Webb C. Ball estableció los criterios de un "cronómetro ferroviario", que siguen siendo la base de los criterios recientes para los cronómetros certificados de manera oficial.