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回归年是指太阳在运行中的周年视运动，表现为从南至北，又从北至南的回归性。在不同季节，每天正午仰视太阳在正南方位高度，会发现它是不一样的。
在我国古代历法中，回归年长度值和朔望月长度值是否准确，直接决定了历法的精度。因此古代天文历法家十分重视对这两个数值的测定，尤其是对回归年长度值的精确测定，在这方面取得了突出成就。
■ 祖冲之雕像
462年，祖冲之把精心编成的《大明历》送给朝廷，请求宋孝武帝公布实行。宋孝武帝命令懂得历法的官员对这部历法的优劣进行讨论。
宋孝武帝 （430年～464年），宋文帝刘义隆第三子。南北朝时期宋朝的第五位皇帝，年号孝建、大明，谥号“孝武皇帝”，庙号世祖。他为人机警、勇敢、果断、迅速，学问渊博，内臣外属们，对他都十分畏惧，没有一个人敢做事懈怠。
在讨论过程中，祖冲之遭到了以戴法兴为代表的守旧势力的反对。戴法兴是宋孝武帝的亲信大臣，很有权势。由于他带头反对新历，朝廷大小官员也随声附和，大家不赞成改变历法。
祖冲之为了坚持自己的正确主张，理直气壮地同戴法兴展开了一场关于新历法优劣的激烈的辩论。
戴法兴首先上书皇帝，从古书中抬出古圣先贤的招牌来压制祖冲之。他说：“冬至时的太阳总在一定的位置上，这是古圣先贤测定的，是万世不能改变的。”他还说：“祖冲之以为冬至点每年有稍微移动，是诬蔑了天，违背了圣人的经典，是一种大逆不道的行为。”
■ 史书上关于祖冲之的记述
戴法兴又把当时通行的19年7闰的历法，也说是古圣先贤所制定，永远不能更改。他甚至攻击祖冲之是浅陋的凡夫俗子，没有资格谈改革历法。
戴法兴 （414年～465年），会稽山阴人，就是现在的浙江省绍兴。南朝宋权臣。少卖葛于市，后为吏传署，好学能文，颇通古今，为孝武帝所重，为南鲁郡太守，兼中书通事舍人，权重当时。当时民间传说，宫内有两天子，法兴为真天子，皇帝为赝天子。后被免官赐死。
祖冲之对权贵势力的攻击丝毫没有惧色。他写了一篇有名的驳议。他根据古代的文献记载和当时观测太阳的记录，证明冬至点是有变动的。他指出：事实十分明白，怎么可以信古而疑今？
■ 祖冲之阐述历法
祖冲之又详细地举出多年来亲自观测冬至前后各天正午日影长短的变化，精确地推算出冬至的日期和时刻，从此说明19年7闰是很不精密的。
他责问说：“旧的历法不精确，难道还应当永远用下去，永远不许改革？谁要说《大明历》不好，应当拿出确凿的证据来。如果有证据，我愿受过。”
当时戴法兴指不出新历法到底有哪些缺点，于是就争论到日行快慢、日影长短、月行快慢等问题上去。祖冲之一项一项据理力争，都驳倒了他。
在祖冲之理直气壮的驳斥下，戴法兴没话可以答辩了，竟蛮不讲理地说：“新历法再好也不能用。”
祖冲之并没有被戴法兴这种蛮横态度吓倒，却坚决地表示：“绝不应该盲目迷信古人。既然发现了旧历法的缺点，又确定了新历法有许多优点，就应当改用新的。”
在这场大辩论中，许多大臣被祖冲之精辟透彻的理论说服了，但是他们因为畏惧戴法兴的权势，不敢替祖冲之说话。
最后，有一个叫巢尚之的大臣出来对祖冲之表示支持。他说：“《大明历》是祖冲之多年研究的成果，根据《大明历》来推算元嘉十三年、十四年、二十八年、大明三年的4次月食都很准确，用旧历法推算的结果误差就很大，《大明历》既然由事实证明比较好，就应当采用。”
巢尚之 鲁郡人，就是现在的山东省曲阜市。元代嘉靖中期，成为始兴王刘浚侍读，他涉猎文史，深受刘浚的赏识。后来任东海国侍郎，兼中书通事舍人。他在祖冲之与戴法兴的论战中坚持真理，支持祖冲之，为祖冲之取得最后胜利起到了关键性作用。
巢尚之所说的元嘉十三年、十四年、二十八年、大明三年，分别是436年、437年、451年和459年。
由于巢尚之言之凿凿，戴法兴彻底哑口无言了，祖冲之取得了最后胜利。宋孝武帝决定在大明九年，即465年改行新历。
谁知在新历颁行之前孝武帝去世了，接着政局发生动荡，改历这件事就被搁置起来。直至510年，新历才被正式采用，可是那时祖冲之已去世10年了。
《大明历》测定的每一回归年的天数，跟现代科学测定的相差只有50秒；测定月亮环行一周的天数，跟现代科学测定的相差不到1秒。可见它的精确程度了。
测定回归年的长度是历法的基础，它是直接决定历法精粗的重要因素之一。因此，我国古代天文历法家十分重视对回归年长度值的精确测定，而祖冲之在这方面作出了突出贡献。
■ 小型浑仪
浑仪 我国古代天文学家用来测量天体坐标和两天体间角距离的主要仪器。古人认为天是圆的，形状像蛋壳，出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸，地球则是蛋黄，人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置。因此，把这种观测天体位置的仪器叫作“浑仪”。
回归年在历法中具有极其重要的特殊地位。任何一部历法，都得拿出自己的回归年数值，古人把它叫“岁实”。
岁实反映了太阳回归运动周期，因此，只要测出太阳在回归运动中连续两次过某一天文点的准确时间，就可以推算出回归年的长度来。换句话说，只要准确测出太阳到达某一地平高度的时间，就可以求出岁实来。
看来问题非常简单：要推算出回归年长度，只要用浑仪观测每天中午时太阳的地平高度就可以了。
■ 指南车
可是，在实际操作中，此路却不通。日光耀目，使人不能直视，用直接观测法去测量太阳地平高度，很难办到。要测算回归年长度，必须另辟蹊径。古人选择了用圭表测影的科学方法。
圭表是古代用来计时的工具。相传从尧舜在春秋时期，我国已经利用圭表测影来计时了。
远古时的人们，日出而作，日没而息，从太阳每天有规律地东升西落，直观地感觉到了太阳与时间的关系，开始以太阳在天空中的位置来确定时间。但这很难精确。
据记载，3000多年前，西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器，称为“圭表”。这当为世界上最早的计时器。
圭表测时的精度是与表的长度成正比的。元代杰出的天文学家郭守敬在周公测时的地方设计并建造了一座测景台。
它由一座9.46米高的高台和从台体北壁凹槽里向北平铺的长长建筑组成，这个高台相当于坚固的表，平铺台北地面的是“量天尺”即石圭。这个硕大“圭表”使测量精度大大提高。
以郭守敬的“量天尺”测时，一直使用至明清时期，现在南京紫金山天文台的一具圭表，是明代正统年间建造的。