海员们很早就懂得在夜间比照北斗星的高度角推算纬度，可是经度的计算要难得多。没有经度就会搞错方向，在陆地上搞错方向不过是迷途而已，在海上犯这种错误的结果，很可能是触礁、迷航、全体船员葬身鱼腹。
1530年，荷兰天文学家杰马·弗里西斯提出“以时间确定经度”的原理。每24小时，地球自转圈，即360度。那么，1 小时相当于15度，4分钟相当于1度。弗里西斯说，只要带上一只走得非常准确的钟，用来记录出发点的当地时间(不是当代用时区标度的实用时间，而是地球上的那一点唯一对应的天文时间);同时用其他方法准确测量目前所在地的当地时间，两个时间之差就是两地之间的经度差。然而，在那个时代，一方面没有走得很准确(更不要说在船上)的钟，另一方面也很难精确测定当地时间，这一方法长时间只能停留在理论上。
1707年，英国皇家海军的四艘舰艇在意大利西西里岛附近触礁沉没，死亡人数约2000人，超过后来的泰坦尼克海难。英国议会就此成立了“经度委员会”。悬赏2万英镑(相当于现在100万英镑)征集确认经度的简易办法。
而最终解决这一问题的，不是天文学家，不是数学家，而是一位钟表匠约翰·哈里森。他出生于1693年，是一位乡村木匠的儿子通过自学掌握了制造钟表的原理和技能。1730 年，他带着研究了4年的航海钟设计方案离开家乡林肯郡前往伦敦，去见当时的格林尼治天文台台长哈雷。何雷友善地接待了哈里森，并把英国当时最优秀的钟表匠乔治·格拉汉姆介绍给他。后者对哈里森的计划大感兴趣，借给他250英镑来制作这个台式的大型海航钟。 经过漫长的6年之后，哈里森的第一台航海钟(后称为H1)问世了，它有两个对称联结的钟摆，可以抵消海船晃动的影响。在第一次海上试验中，H1的表现相当不错，但哈里森并不满意。第二台航海钟H2的设计里有一些弱点，很快就被放弃。此后的19年里，哈里森一直在反复地研制H3,为他提供资金的经度委员会开始失去耐性和信心了。
1753年，哈里森委托一位钟表师按照他的设计造一个怀表式的小钟用来检验大钟的精度。当他试用了这块表之后，立刻醒悟到自己27年来完全走错了路：用高频振子来制造小型的钟表，会比大钟稳定得多。
1731年，约翰·哈德利发明了反射式象限仪，使航海者可以更精确方便地测定天体之间的夹角。与此同时新出版的月亮运动图表给老的“月距法”——用月亮相对于恒星的视运动来确定经度——注入了新的活力。
1763年，哈里森拿出了与他的前三个航海钟完全不同的H4:块直径13厘米、重1.45千克的大怀表。他的儿子威廉带着H4两度出海测试其性能，在第二次航行中，H4在47天的时间里误差为39.2秒，比经度委员会最高奖金所要求的还要精确。哈里森终于获得了经度委员会的巨额奖金。
1766年，当时的天文台台长马斯克林内出版了英国第一本航海历，其中以3小时为间隔，给出全年月亮相对于太阳和主要恒星的位置。航海者查阅航海历，对照头顶的星空图像，可以确定自己所在地的当地时间。哈里森的H4则解决了航船上如何得知格林尼治时间的问题。时间差即为经度差，人类终于能够准确定位经度了！此后几十年里，航海钟逐渐得到普遍应用，装备于贸易船、渔船和英国皇家舰队上。1884 年，美国华盛顿召开的国际经度会议把经过格林尼冶的经线正式确定为零度经线、世界时间计量和经度计量的标准子午线——“本初子午线”。
现在我们有了原子钟和全球卫星定位系统，可以迅速准确地计量时间、定位经纬度，比航海钟和航海历要方便得多。但在那个时代，H4的问世的确是一项重大变革。