祖冲之测量出冬至时刻

　　祖冲之在数学领域的贡献广为人知，如他求出了圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间，这一数据在当时的世界上是最先进最精确的。其所撰写的《缀术》一书，在唐代时被定为国子监的数学教材，且修业时间最长，很可惜，此书今已失传。
　　
　　其实，祖冲之还是魏晋南北朝时期着名的天文专家。祖冲之青年时代进入华林学省，从事科学研究，曾担任过南徐州(今江苏镇江)刺史，还做过娄县(今江苏昆山)县令，谒者仆射等官。到肖齐王朝，官至长水校尉。他博学多才，在音律、机械、文学、天文诸方面都有成就。在天文历法方面，编制了《大明历》，首次引进“岁差”算历，使天周同回归年长度分开，另外改革闰周，打破19年7闰的旧历法。
　　
　　祖冲之是通过对冬至日时刻的研究，取得科学突破的。祖冲之仔细研究了每日影长的变化规律，利用冬至日前后影长对称的关系，提出了确定冬至日时刻的新方法，该方法不受阴云蔽日不能测量日影的影响，能求出冬至时刻，此法为后世长久沿用。
　　
　　在古代，要进一步提高历法的精度，必须从冬至时刻的测量方法上改进。西汉以后，古代天文学家已经习惯使用“八尺高表”，来测定冬至的日期。但是，用“八尺高表”简单地进行测量，并不能得到理想的结果。祖冲之首先从观测技术上改进，提高观测精度，由于冬至前后的影长变化不太明显，这给冬至时刻的准确测定带来困难，更重要的是简单的测量只能得到冬至发生的日期，而不能得到一天中什么时刻是冬至。
　　
　　祖冲之想出一个新的方法，他不直接观测冬至那天日影的长度，而是观测冬至前后二十三四日的日影长度，再取它们的平均值，求出冬至发生的日期和时刻，又由于离开冬至日远些，日影的变化就快些，所以这一方法提高了冬至时刻的测定精度，使用这种观测方法的，祖冲之是世界第一人。
　　
　　祖冲之制定的《大明历》的岁(一年)，实取365.2428日，比元代郭守敬的《授时历》，仅差0.0002日，这在当时来说是很精密的。一直到了南宋以后，才有人达到或超过祖冲之的观测水平。