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

Hasta 1754, la situación de un barco en mar adentro no podía conocerse con gran precisión, ya que se estimaba desde la última posición conocida , esto es , de la última tierra famosa. Los navegantes podían saber su latitud con precisión. Para lograr saber la longitud, se necesita un aparato de medición del tiempo fiable , permanente 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 acarrea una desviación de la posición de 15 millas náuticas como máximo en el ecuador. De esta forma , un segundo de fallo en el tiempo corresponde a un error de posicionamiento de 463 metros.

Solucionar el inconveniente de los relojes fue bien difícil. En aquella época , los relojes más precisos se basaban en el principio de los relojes de péndulo, que desentonaban de forma continua con el balanceo del barco en el mar. John Harrison, carpintero y relojero inglés, desarrolló un reloj que contenía un par de péndulos que fluctuaban en direcciones opuestas, conectados por resortes, cuyos movimientos se sustraían a la influencia de la gravedad y de las turbulencias de un barco. Sus cronómetros H1, H2, H3, diseñados según este concepto , eran grandes y pesados y tenían que estar suspendidos libremente en el barco.

Por último resolvió el problema con su prototipo H4, un reloj de enorme diámetro, que ganó el premio del Almirantazgo británico. Su nuevo concepto se basaba en el uso de una rueda oscilante, la balanza termocompensada. Este principio se prosigue usando a veces en los relojes cronómetros mecánicos recientes. La determinación de la longitud siguió haciéndose a través de la observación astronómica, eminentemente por causas de coste.

Posteriormente , el Reino Unido tuvo una enorme demanda de "relojes cronómetros marinos" y varios 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 funcionamiento se verifica diariamente oyendo las señales horarias de las emisoras de radio terrestres o, más sencillamente , 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 casi incesante (del orden de unos pocos segundos)

Cronómetro ferroviario

Aaron Lufkin Dennison fue pionero 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 proporciones tales que fueran de manera perfecta remplazables. Este proceso es la base de los presentes métodos de producción usados en el mundo entero.

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