stående|miniatyr|Ett timglas som mäter hur mycket tid som förflutit. Tidmätningens historia är lika lång som den mänskliga civilisationens. I tusentals år har olika ur, kalendrar och andra tekniska hjälpmedel använts för att utföra tideräkning, det vill säga mäta tidsintervall eller bestämma aktuell astronomisk tidsperiod. Tidiga exempel på tillämpningar var att förutsäga mörkrets inbrott, att planera sådd och skörd, att komma ihåg högtider och att navigera. Det nuvarande sexagesimala talsystemet, som delar upp tidsintervall i 60 lika stora delar, uppfanns av sumererna och har använts för mätning av tid i cirka 4 000 år. Det forntida Egypten delade upp dagen i två 12-timmarsperioder och använde stora obelisker för att följa solens position. De utvecklade också vattenuret, som troligen först användes i Amun-Res tempelkomplex i Karnak i Egypten och senare även i det antika Grekland. Grekerna använde ofta egypternas vattenur, som de kallade klepsydra. Den kinesiska Shangdynastin tros ha använt vattenuren vid ungefär samma tid, efter att tekniken hade kommit in via Mesopotamien så tidigt som 2000 f.Kr. Kineserna blev också de första att dela dygnet i 100 lika långa intervall, ke, som motsvarade en kort kvart (=14,4 minuter) och användes i 2 000 år. Andra antika tidmätare var ljusklockan, som användes i Kina, Japan, England och Irak, tidstickan, ett slags portabelt solur som ofta användes i Indien, Tibet och i vissa delar av Europa samt olika typer av timglas som principiellt är lika vattenur.
De tidigaste uren använde solens skuggor och gick därför inte att använda på natten eller vid molnigt väder. De behövde också kalibreras om alltefter årstid, förutom i de fall som solurets gnomon var i linje med jordaxeln. Det tidigast kända vattenuret, med ett vattendrivet balanssystem som omvandlade en roterande rörelse till en intervallrörelse,David Landes: "Revolution in Time: Clocks and the Making of the Modern World", rev. and enlarged edition, Harvard University Press, Cambridge 2000, , p.18f. är daterat till 200-talet och användes i Grekland. I Kina uppfanns kvicksilverdrivna urverk på 900-talet, följt av arabiska vattenur med kugghjul och vikter på 1000-talet.
Mekaniska klockor med steghjul uppfanns i Europa i början av 1300-talet och förblev den vanligaste urmekanismen tills fjäderdrivna klockor och fickur uppfanns på 1500-talet, följt av pendeluren på 1600-talet. På 1900-talet utvecklades kvartsoscillatorn och atomuret. Kvartsoscillatorn, som till en början främst användes i laboratoriesammanhang, var både exakt och kunde tillverkas till en rimlig kostnad och blev därför vanliga i armbandsur. Atomklockor är noggrannare än någon tidigare tidmätningsenhet och används för att kalibrera andra klockor och för att beräkna den internationella atomtiden som det standardiserade civila systemet UTC utgår från.
Tidiga tidmätningssystem miniatyr|Solen stiger upp över Stonehenge vid sommarsolståndet. I många forntida civilisationer observerades astronomiska himlakroppar, oftast solen och månen, för att fastställa tid, datum och årstider.Chobotov, p. 1 Principerna för det sexagesimala talsystemet, som delar upp tidsintervall i 60 lika stora delar och nu är standard i hela västvärlden, utvecklades redan för 4 000 år sedan i Mesopotamien och Egypten.Barnett, p. 102Knight & Butler, p. 77 I Mesoamerika utvecklades det vigesimala talsystemet, som istället delar upp tidsintervall i 20 delar, ett system som det fortfarande finns spår av i några språk.Aveni, p. 136 De första kalendrarna kan ha skapats under den senaste istiden av jägare-samlare som använde verktyg av stenar eller trä för att bestämma månens faser och årstider. Stensättningar, som Stonehenge i England, restes i olika delar av världen, särskilt i det förhistoriska Europa och tros ha använts för mäta tid och förutse årliga händelser som dagjämningar och solstånd. Eftersom dessa megalitiska civilisationer inte har någon skriftlig historia, är lite känt om deras kalendrar eller tidmätningsmetoder.Richards, p. 55
3500 f.Kr.–500 f.Kr. Solurens princip är att låta solskuggan visa och mäta delar av dagen.Major, p. 9 Det äldsta kända soluret är från Egypten och gjordes av grönt glimmerskiffer. Forntida egyptiska obelisker, tillverkade cirka 3500 f.Kr., är också bland de tidigaste soluren. miniatyr|vänster|stående|Obelisk från Luxor på Place de la Concorde i Paris Det egyptiska soluret delade upp dagen med fullt dagsljus i tio delar, samt två delar i gryningen och två vid skymningen. En typ av solur bestod av en hög pelare med fem variabla markeringar och en horisontell stav, som kastade sin skugga över dessa märken. På förmiddagen kastade staven en skugga på markeringarna väster om pelaren och på eftermiddagen öster om pelaren. Obelisker fungerade på samma sätt: skuggan som visades på markeringarna angav tiden. Obelisken visade också om det var för- eller eftermiddag, samt sommar- och vintersolstånd. En tredje typ av solur, med en böjd T-form, utvecklades cirka 1500 f.Kr. Den angav tiden med hjälp av skuggan från en tvärslå som var fäst på en vinklad stolpe. Skuggans "T" var orienterat från öster på morgonen och vände vid middagstid, så att den kunde kasta sin skugga i motsatt riktning.Barnett, p. 18
Solurens tidsangivelser kunde vara väl så exakta, men de var beroende av solljus och fungerade varken på natten eller vid mulet väder. Egyptierna utvecklade därför ett antal alternativa tidmätningsinstrument som vattenur, timglas och ett system för att mäta stjärnornas rörelser. Den äldsta beskrivningen av ett vattenur är från en gravinskription från 1500 f.Kr. där en egyptisk domstol officiellt identifierar dess uppfinnare.Berlev, p. 118 Det fanns flera olika typer av vattenur, vissa mer komplicerade än andra. En typ bestod av en skål med små hål i botten, som fylldes på med ett jämnt vattenflöde. När vattennivån nådde markeringshål i skålens vägg angav den hur lång tid som förflutit. Det äldsta kända vattenuret hittades i farao Amenhotep I:s (1525–1504 f.Kr.) grav, vilket tyder på att de först användes i forntidens Egypten.Philbin, p. 128Cotterell, pp. 59–61 En annan egyptisk metod för att mäta hur lång tid som förflutit nattetid var ett instruments som kallades merkhet som användes från cirka 600 f.Kr, framförallt i tempel. Den bestod av två markeringar som stod i linje med polstjärnan på en nord-sydlig meridian som markerades med hjälp av lodinje. Genom att observera stjärnornas rörelse i förhållande till den linje som en merkhet markerade kunde tiden läsas av med förhållandevis hög exakthet.Whitrow, p. 28
I Babylonien utvecklades en variant av soluret som kallades skaphe. Det var format som en halvsfärisk skål med ett system av måttangivelser som bestod av linjer inristade på insidan av skålen. En liten stav i skålen placerad så att spetsen befann sig i sfärens centrum kastade en solskugga. Skuggans längd kunde sedan avläsas på linjesystemet. De babyloniska soluren spred sig snart till Grekland. Gnomon, det namn som grekerna gav uppfinningen, kom att namnge gnomoniken, vetenskapen i tidmätning, något som för grekerna blev en viktig vetenskap inom astronomin. Enligt antika grekiska källor gjorde filosofen Anaximander som levde omkring 600 f.Kr. så genomgripande förbättringar av soluret, att han senare kom att anges som dess uppfinnare.C. G. Lekholm, "Tidmätning" i Kulturens årsskrift (1954), s. 10-12
500 f.Kr.–1 f.Kr. miniatyr|stående|Ktesibios vattenur från 200 år f.Kr. Vattenur eller clepsydrae var vanliga i det antika Grekland efter att de införts av Platon, som också uppfann en vattendriven väckarklocka. Platons väckarklocka beskrivs ibland som en behållare som innehöll blykulor som med en konstant hastighet vattenfylldes under natten intill att dess tyngdpunkt förändrats såpass att den tippade över varvid blykulorna ljudligt ramlade ned på ett kopparfat. Det oväsen som skapades var avsett att väcka Platons studenter vid akademin. En annan möjlighet är att klockan bestod av två kärl, förbundna med en hävert. Vatten fylldes på tills det nådde häverten, som transporterade vatten till det andra kärlet. Där skulle det stigande vattnet tvinga luft genom en alarmliknande visselpipa. Grekerna och kaldéerna ägnade sig regelbundet åt tidregistrering, som ett led i sina astronomiska observationer.
En kaldeisk astronom, Berosus, uppfann omkring 300 f. Kr. hemicyclium, ett förbättrat solur, som han skapat genom att skära bort främre delen av skaphesolurets skål. Förbättringen innebar bland annat att skuggan lättare kunde avläsas.Tidmätning, C. G. Lekholm. Artikel i Kulturens årsskrift 1954 s. 12-13
De grekiske astronomen Andronicus Cyrrhestes ledde byggandet av ett Vindarnas torn i Aten runt 100 f.Kr. Det var ett 12 meter högt torn som förutom vindriktningsmätare innehöll ett flertal solur och vattenur.
Vid det antika Greklands rättegångar användes ofta vattenur (clepsydrae) och senare antog även romarna denna praxis. Det finns flera källor som i historiska dokument och litteratur nämner detta. Till exempel i Theaitetos säger Platon: "Those men, on the other hand, always speak in haste, for the flowing water urges them on." Ett annat omnämnande sker i Lucius Apuleius "The Golden Ass": upp steg en gammal man som åklagarvittne, som fick tala så länge som det fanns vatten kvar i klockan. Vattnet evakuerades genom hål i klockans bas. Det fanns även andra typer av vattenur, som istället byggde på hur lång tid en vattenbehållare tog att fylla upp, som samtidigt evakuerades.
Vattenuren var mer användbara än soluren, då de också kunde användas inomhus, under natten och när det var mulet, men de var inte lika exakta. Grekerna prövade därför olika sätt att förbättra sina vattenur. Även om vattenuren fortfarande inte var lika exakta som soluren, blev de dock mer exakta omkring 325 f.Kr. Då kunde de också visa timmar, vilket gjorde dem mer exakta och användbara. Ett stort problem med vattenuren utgjordes ofta av ett varierande vattentryck; när vattenbehållaren var full ökade trycket, vilket fick vattnet att strömma ut snabbare. Detta problem bearbetades av både grekiska och romerska vetenskapare runt 100 f.Kr. och förbättringar gjordes de följande århundradena. För att motverka det ökade vattenflödet gavs ofta vattenbehållarna en konisk form med den större diametern uppåt. Då blev det högre trycket kompenserat med en ökad vattenmängd som skulle evakueras och nivån kunde sänkas mer linjärt. Ungefär vid samma tid utvecklades också mera eleganta konstruktioner, som att heltimmar kunde markeras med gonggong-slag eller att dörrar öppnades för små statyetter eller andra visande mekanismer. Det kvarstod dock ett annat principiellt problem med vattenuren, då vattens strömningshastighet också är beroende av dess temperatur. Vatten rinner långsammare vid lägre temperaturer och kan förstås också frysa.
Parallellt med att både grekerna och romarna förbättrade vattenuren, fortsatte också utveckling av soluren. Ett exempel var matematikern och astronomen Theodosius av Bithynia, som sägs ha uppfunnit en universellt solur som skulle kunna visa korrekt var som helst på jorden. Andra beskrev soluret både matematiskt och i beskrivande litteratur under perioden. Den romerske arkitekten och ingenjören Vitruvius författade De Architectura som också matematiskt beskrev både solur och dess gnomon. Under kejsar Augustus byggde romarna det största soluret någonsin, Solarium Augusti, vars gnomon var en obelisk från Heliopolis. På samma sätt användes obelisken från Marsfältet som gnomon för Augustus stjärnteckensur. Enligt Plinius den äldre kom det första soluret till Rom 264 f.Kr. som ett krigsbyte från Catania på Sicilien och det kom sedan att missvisa intill att dess märkningar anpassades till Roms geografiska position ett århundrade senare.Barnett, p. 21
Persien miniatyr|En antikt persiskt ur miniatyr|Miraab, föreståndare för ett vattenur i Iran