Kelis šimtmečius po mechaninių laikrodžių išradimo, periodinis varpų skambėjimas bažnyčiose bei miestų bokštuose, pakako didžiajai daliai žmonių. Tačiau 15 a. daug laikrodžių imta naudoti namuose. Kas įstengdavo įsigyti tokius brandžius prietaisus, pajuto, kad būtų patogu, jei būtų galima juos gabenti iš vietos į vietą. Išradėjai sugebėjo sumažinti laikrodžius svarmenis pakeisdami prisukta spyruokle. Tačiau spyruoklės spaudimas didesnis, kai ji prisukta. Problemos išsprendimui panaudotas „suklys“ (sraigė arba fuzėja - grandininė transmisija, lot. fusus), nežinomo išradėjo išrastas kažkur 1400-1450 m. (1485 m. Leonardo da Vinči nupiešė fuzėjos eskizą bokšto laikrodžiui). Kūgio formos detalė laideliu sujungta su dėžute, kuri talpina spyruoklę. Laikrodį prisukus, spyruoklės skersmens sumažėjimas kompensuodavo spyruoklės spaudimą. Sraigė leido netgi pagaminti kišeninius laikrodžius. Net po Antrojo pasaulinio karo buvo naudojami tokie laikrodžiai, pvz., ir kaip jūrų chronometrai.

Ima švytuoti švytuoklės

16-me a. danų astronomas Tycho Brahė ir jo amžininkai bandė laikrodžius panaudoti mokslo reikalams, net jei jie nebuvo pakankamai patikimi. Astronomams reikėjo geresnių priemonių dangaus šviesulių matavimui, o tuo pačiu ir tikslesnių žvaigždėlapių sudarymui. Pasirodė, kad tikslumo padidinimui gali pasitarnauti švytuoklė. Italų fizikas ir astronomas Galileo Galilėjus ir kiti iki jo eksperimentavo su švytuoklėmis, tačiau jaunas danų astronomas ir matematikas Christianas Hiugensas pirmasis per 1656 m. Kalėdas parodė pirmąjį laikrodį su švytuokle. Hiugensas gerai suprato tiek komercinę, tiek mokslinę savo išradimo svarbą ir jau po 6 mėn. Hagos laikrodininkui buvo suteikta licencija gaminti tokius laikrodžius.

Hiugensas matė, kad švytuoklę apskritimo lanku trumpus svyravimus atlieka greičiau nei ilgus. Tad bet koks pokytis švytuoklės kelio ilgyje sukeltų laikrodžio skubėjimą arba vėlavimą. Tad Hiugensas įvedė švytuoklės užlaikymą, dėl kurio švytuoklės pasvaras judėjo labiau cikloide nei apskritimu. Tai leido jai švytuoti per tą patį laiką nepriklausomai nuo švytavimo amplitudės. Švytuokliniai laikrodžiai buvo maždaug 100 kartų tikslesnis už savo mechaninius pirmtakus – per parą paklaida tebuvo nuo 15 min. į dieną iki minutės per savaitę. Naujiena apie išradimą sklido greitai ir jau apie 1660 m. anglų ir prancūzų meistrai sukūrė savas švytuoklinių laikrodžių atmainas.

Švytuoklės panaudojimas ne tik leido geriau patenkinti poreikį laikrodžiams, bet ir paskatino jų, kaip baldų namams, gamybą. Susiformavo nacionaliniai stiliai: pvz., anglai didesnį dėmesį skyrė laikrodžio ciferblatui, o prancūzai – formai ir papuošimams. Tuo tarpu pats Hiugensui mažai rūpėjo tie mados vėjai ir jis užsiėmė jo kaip instrumento astronominiams matavimams bei ilgumos jūroje nustatymui tobulinimu.

Inovacijos

1675 m. Hiugensas pasiūlė savo didžiausią patobulinimą – spiralinę balansuojančią spyruoklę. Kaip kad gravitacija valdo švytuoklės švytavimą, toji spyruoklė nešiojamuose laikrodžiuose reguliuoja sukimąsi balanso ratelyje, kuris yra tiksliai subalansuotas diskas, kuris vieną kartą pasisuka į vieną pusę, o tada į kitą – vėl ir vėl. Tai leido nepaprastai patikslinti laikrodžių tikslumą, pasiekiant tik 1 minutės paklaidą per dieną. Tai iškart papildė laikrodžių rinką, leidžiant laikrodžius ne nešiotis ant grandinės ant kaklo, o įsidedant į kišenę – ir iškart atsiliepė drabužių madai.

Beveik tuo pat metu Hiugensas išgirdo apie svarbų anglų išradimą. Tai inkarinis užraktas, leidęs švytuoklei švytuoti tokiu mažu lanku, kad cikloidinio judesio būtinybė atkrenta. Tačiau kas dar svarbiau, jis leido turėti antrą ir ilgą, sekundes skaičiuojančią švytuoklę, kuris įtakojo naują laikrodžio dizainą. Toks pailgas laikrodis, nuo 1876 m. Amerikoje vadinamas senelio laikrodžiu (pagal Henry Clay Work‘o dainą), ėmė būti populiariausiu angliško stiliaus laikrodžiu. Jų paklaida tebuvo kelios sekundės per savaitę. Žinomas anglų laikrodininkas Thomas Thompson‘as ir jo pasekėjas George Graham‘as vėliau patobulino inkarinį užraktą, kad galėtų veikti be prisukimo. Tasai pagerintas variantas, vadinamas „šakutės“ (deadbeat) užraktu, tapo populiariausiu principu ateinančių 150 metų laikrodžiuose.

Ilgumos nustatymo užduotis

Kai 1675 m. buvo įkurta Grinvičo karališkoji observatorija, vienas jos tikslų buvo nustatyti „taip labai trokštumą įvairių vietų ilgumą“. Pirmasis karališkasis astronomas John Flamsteed‘as naudojo laikrodžius su inkariniu užraktu, kad užfiksuotų tikslius žvaigždžių praėjimo pro dangaus pusiaują, įsivaizduojamą dangaus polius jungiančią liniją, momentus. Tai jam leido tiksliau išmatuoti žvaigždžių poziciją nei tai įmanoma atliekant kampinius matavimus vien sekstantų ir kvadrantų pagalba.

Nors navigatoriai galėjo surasti savo platumą (atstumą nuo pusiaujo link šiaurės ar pietų) matuodami Saulės ar poliuje esančios žvaigždės altitudę, tačiau danguje nebuvo paprasto sprendimo ilgumos nustatymui. Audros ir srovės dažnokai supainiodavo kortas, neleidžiant pasinaudoti plaukimo atstumu ir kryptimi. Klaidos ne tik prailgindavo keliones, bet buvo susijusios su laivų, žmonių ir krovinio praradimu. Tai ypač skaudžiai pajuto britų vyriausybė, kai 1707-ais laivyno admirolas ir per 1600 jūreivių žuvo 4-iems laivams sudužus prie Sili salų. Todėl 1712 m. Britanijos parlamentas išleido įsaką skirti premijas už praktinius sprendimus nustatant ilgumą. Didžiausia 20 tūkst. svarų premijas (dabar ji būtų verta apie 12 mln. dolerių) buvo numatyta išradėjui instrumento, nustatančio laivo ilgumą pusės laipsnio (arba 30 jūrmylių) tikslumu.

Paskelbimas apie premijas sukėlė neapgalvotų pasiūlymų laviną. Todėl Ilgumos taryba nerengė susirinkimų visus 20 m. Tarp pasiūlymų buvo dvi perspektyvios idėjos. Pirmasis, vadinamasis Mėnulio atstumo metodas, kai matuojama tiksli Mėnulio padėtis žvaigždžių atžvilgiu, o kitam reikėjo ypač tikslaus laiko matavimo priemonės. Kadangi Žemė apsisuka aplink ašį per 24 valandas (15^o per valandą – tad valandos paklaida reiškia 15^o ilgumos paklaidą), tai dėl neplanuoto laivų judėjimo, sunkumų tiksliai matuoti laiką jūrose, temperatūros ir gravitacijos skirtingose platumose skirtumų, I. Niutonas ir jo pasekėjai laikę, kad Mėnulio atstumo metodas tėra vienintelis praktiškai galimas.