L'horloge et le cadran astronomique sont réalisés en 1410 par les horlogers Nicolas de Kadan et Jan Sindel. Ce dernier est alors professeur de mathématiques et d'astronomie à l'université Charles.
En 1490, l'horloge est remaniée, sans doute par Hanus de la Rose. Le cadran calendrier et des sculptures gothiques sont alors ajoutés à la façade.
En 1552, une nouvelle réparation est réalisée par Jan Taborský.
Les 4 figures mobiles sont installées au 17ème siècle, et les statuettes des apôtres sont rajoutées lors de la rénovation de 1865.
Après les destructions provoquées par les Allemands en 1945, une restauration générale est entreprise dès 1948.
La structure est composée de trois principaux éléments. Du haut vers le bas, on trouve :
- la Marche des Apôtres, un mécanisme faisant mouvoir des statuettes représentant les apôtres. On les voit sortir par une petite porte, défiler au chant d'un coq, puis rentrer par une autre. Quand sonne midi, le groupe entier des 12 apôtres apparaît. Aux autres heures pleines (à 13 h, à 14 h, etc.), chaque saint défile séparément.
- le cadran astronomique, dont les parties mobiles ou fixes indiquent divers horaires ainsi que la position des planètes, étoiles et constellations.
Quatre figures mobiles sont positionnées par paire de chaque côté du cadran astronomique. La mort agite un sablier, brandit sa faux et fait sonner la cloche lors de chaque heure pleine. Une effigie portant turban secoue la tête, pendant qu'un vaniteux s'admire dans un miroir et qu'un avare affiche fièrement sa bourse.
- Le cadran du calendrier, comportant en médaillon une représentation de chacun des 12 mois, des 12 signes du zodiaque et de scènes de la vie paysanne.
Quatre figures fixes sont positionnées par paire de chaque côté du cadran du calendrier. La statuette la plus marquante est celle d'un ange brandissant une épée.
Le 7 et 8 mai 1945, un incendie provoqué par les Allemands, juste quelques heures avant leur capitulation devant l'Armée Rouge, anéantit un grand nombre des bâtiments de la vieille ville, y compris l'horloge. La restauration commencera aussitôt après la guerre.
L'horloge est de nouveau réparée en 1994 puis très récemment en 2006.
Le cadran astronomique a la forme d'un astrolabe mécanique, un appareil utilisé dans le domaine de l'astronomie au Moyen-âge. Il comporte plusieurs aiguilles, des anneaux fixes et mobiles et représente la trajectoire des planètes et des astres sur fond de voûte céleste. Il fournit l'heure locale, le temps écoulé depuis le coucher du soleil, la position de la lune, etc.
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