كانت الحركة الظاهرة للشمس والنجوم في قبة السماء هي أول ساعة متاحة للبشرية لقياس مرور الوقت. فتناوب الليل والنهار ينظم إيقاع الحياة، وبالتالي فإن الوقت بين مرورين متتاليين للشمس فوق خط الطول يشكل متوسط اليوم الشمسي. ان تقسيم اليوم الشمسي إلى 24 ساعة وكل ساعة مقسمة ل 60 دقيقة، والتي تم تقسيمها بعد ذلك إلى 60 ثانية، أصبح مقياسًا للفواصل الزمنية التي تم على أساسها بناء أدوات قياس الوقت. فتمت معايرة الساعات الرملية والمائية التي كانت مستخدمة على السفن في القرنين الخامس عشر والسادس عشر لتحديد فترات زمنية دقيقة، وعادة ما تكون نصف الساعة التي تميز الوقت للحفاظ على المسار والـ 30 ثانية التي تم استخدامها لتقدير سرعة السفينة بواسطة عد العقد على السجل. لكن الأدوات الحقيقية لقياس الوقت كانت الساعات الميكانيكية التي بدأت تنتشر في أديرة العصور الوسطى على شكل ساعات منبهة وساعات أبراج. وكان عملها يعتمد على آليتين، البندول أو عجلة التوازن التي تقوم بالحركة الدورية، ومقياس الانفلات الذي يحسب الفترات التي تؤديها الأولى.

يحدد التذبذب المنتظم للبندول أو عجلة التوازن سرعة تقدم العجلة المسننة التي تنقل الطاقة إلى مجموعة التروس وبالتالي تحرك عقارب الساعة. وقد تم إتقان ساعة البندول، التي قدمها غاليليو (1564-1642)، في 1656 بواسطة كريستيان هويجنز (1629-1695)، الذي قام بتغيير الحركة المتأرجحة من دائرية إلى دويرية. هذا التحول جعل من الممكن الحفاظ على الخاصية المسماة تزامن الزمن، وبعبارة أخرى، المدة المتساوية لتذبذبات البندول. ولعب قياس الوقت دوراً حاسماً في حساب خط الطول، والذي تم تحديده من خلال الفرق بين التوقيت المحلي والتوقيت في ميناء المغادرة.