שעון השמש והצל
השעון הראשון היה השמש עצמה. מקל שנעוץ באדמה מטיל צל, והצל זז ומשנה את אורכו במשך היום: בבוקר הוא ארוך ומצביע מערבה, בצהריים הוא הקצר ביותר, ובערב הוא שוב מתארך. על העיקרון הזה בנו במצרים ובבבל, לפני יותר מ־3,000 שנה, שעוני שמש — לוח עם סימנים, שעליו הצל ״מצביע״ על השעה.
לשעון שמש יש שתי בעיות ברורות: הוא לא עובד בלילה, והוא לא עובד ביום מעונן. גם אורך ה״שעה״ בו השתנה בין קיץ לחורף, כי היום עצמו משתנה. ובכל זאת, שעוני שמש היו בשימוש אלפי שנים, ואפשר למצוא אותם עד היום בכיכרות ובגנים — וגם לבנות אחד בבית בעזרת מקל ואבנים.
שעון מים ושעון חול
כדי למדוד זמן גם בלילה, השתמשו בדבר שזורם בקצב קבוע. בשעון מים — שהיה ידוע כבר במצרים ובבבל העתיקות — מים מטפטפים דרך חור קטן מכלי אחד לכלי אחר, ולפי גובה המים יודעים כמה זמן עבר. ביוון השתמשו בשעון מים כדי להגביל את זמן הנאומים בבית המשפט.
שעון החול עובד באותו עיקרון, עם חול שזורם בין שני חלקים של כלי זכוכית. הוא הופיע באירופה בימי הביניים, והיה שימושי במיוחד בספינות, שבהן מים היו נשפכים מהטלטלות. מלחים הפכו אותו שוב ושוב כדי למדוד משמרות ולהעריך את מהירות הספינה. גם היום יש שעוני חול קטנים במשחקי קופסה ולצחצוח שיניים.
השעון המכני והמטוטלת של הויגנס
בסוף המאה ה־13 הופיעו באירופה השעונים המכניים הראשונים, ולא ידוע מי בנה את הראשון. הם הותקנו במגדלי כנסיות ובכיכרות, והונעו על ידי משקולת כבדה שיורדת לאט. חלק מיוחד בשם ״מנגנון מעצור״ שחרר את הגלגלים בצעדים קטנים — תיק, תק. השעונים האלה היו לא מדויקים: הם יכלו לטעות ברבע שעה ביום.
המהפכה הגיעה ב־1656, כשהמדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס בנה שעון מטוטלת. הוא הסתמך על תגלית של גלילאו גליליי, שמטוטלת מתנדנדת בקצב כמעט קבוע. בזכות המטוטלת ירדה הטעות לפחות מדקה ביום, ובהמשך אפילו לשניות. פתאום אפשר היה לתזמן ניסויים, רכבות ובתי ספר לפי שעה מדויקת. גם כאן יש ויכוח: גלילאו עצמו תכנן שעון מטוטלת לפני מותו, אבל הוא לא נבנה בימיו.
שעון בים — ג׳ון הריסון
בספינה המטוטלת לא עובדת — הטלטלות משבשות אותה. ובים, דווקא השעה הייתה עניין של חיים ומוות: כדי לדעת כמה רחוק הפלגת מזרחה או מערבה, צריך להשוות את השעה המקומית לשעה בנמל הבית. בלי שעון מדויק, ספינות טעו בדרך ונשברו על סלעים.
הנגר והשען האנגלי ג׳ון הריסון, שלמד את המקצוע לבד, עבד עשרות שנים על הבעיה. במאה ה־18 הוא בנה סדרה של שעונים ימיים, והאחרון שבהם, בגודל של שעון כיס גדול, שמר על דיוק מרשים גם בהפלגה ארוכה. השעונים האלה שינו את הניווט בים. היום השעונים המדויקים בעולם הם שעונים אטומיים, ולווייני הניווט שבטלפון שלכם מסתמכים עליהם.