在傳統曆法中，回歸年的作用無與倫比。所謂回歸年，是指太陽視圓麵中心相繼兩次過春分點所經曆的時間。通俗地說，太陽在空中的周年視運動，表現為從南到北又從北到南的回歸性。在不同的季節，每天正午仰視太陽在正南方位的高度，會發現它是不一樣的。冬至前後，太陽最靠南，中午時候太陽照射在地麵物體上所形成的影子是一年之中最長的；過了冬至以後，太陽逐漸向北回歸，夏至前後，每天中午太陽幾乎到了人的頭頂之上(就地球北半球中緯度地區而言)，這時它對地麵物體的投影是一年之中最短的。夏至以後，太陽又逐漸向南移動，經過半年時間，重新回到冬至點。太陽完成這樣一個由南到北又由北到南的運動所經曆的時間，就是一個回歸年。在一個回歸年之內，地麵上的氣候也經曆了從寒到暑又從暑到寒這樣一次完整的變化。因為太陽的運動直接決定了地球上任一點氣溫變化情況，所以回歸年長度對於反映地麵氣溫變化周期就具有重要作用，這就決定了它在曆法中極其重要的獨特地位。任何一部曆法，都得拿出自己的回歸年數值，古人把它叫做歲實。
可以設想，既然歲實反映了太陽回歸運動周期，隻要測出太陽在回歸運動中連續兩次過某一天文點的準確時間，就可以推算出回歸年的長度來。換句話說，隻要準確測出太陽到達某一地平高度的時間，就可以求出歲實來。看來問題非常簡單：要推算回歸年長度，隻要用渾儀觀測每天中午時太陽的地平高度就可以了。
可是，在實際操作中，卻此路不通。日光耀目，使人不能直視，用直接觀測法去測量太陽地平高度，很難辦到。要測算回歸年長度，必須另辟蹊徑。對此，古人選擇了立表測影的方法。
因為太陽在空中處於不同的地平高度時，它照射在地麵同一物體上所形成的影子長短也不同，這啟發古人想到，可以通過測量地上物體影子長短逆推太陽在空中的位置。《漢書·天文誌》把這一思想表達得非常清楚：“日去極遠近之差，晷景(同影)長短之製也。去極遠近難知，要以晷景。晷景者，所以知日之南北也。”即是說，太陽在做南北回歸運動時，它離開天極的遠近，決定了地麵表影的長短。太陽離開天極的遠近難以直接測知，隻有通過測量表影才能間接知道。測量表影的目的，就是為了推知太陽在空中的方位。
用立表測影法測定回歸年長度，簡便易行，隻要通過對具有極值意義的影長的測定，就可以直接判定回歸年的長度。例如一年之內中午時刻影子最短的日子相應於夏至，這時太陽最靠北，叫日北至；而影子最長的日子則相應於冬至，這時太陽最靠南，叫日南至。不管是南至還是北至，隻要準確測定其中任何一個的具體時刻，連續測量兩次，就可以推算出回歸年的長度來。在曆史上，中國古人選擇的是對日南至即冬至點的測定，這與他們對冬至的認識有關，正如《後漢書·律曆誌》所言：“日周於天，一寒一暑，四時備成……謂之歲，歲首至也。”四時，指的是春夏秋冬四季。太陽在天空做回歸運動，每過一個周期，地上的氣候就經曆一次春夏秋冬的寒暑變化，這叫做歲。顯然，歲就是回歸年。而“歲首至也”，至是冬至，即冬至是一個回歸年的開始。由此，隻要測出兩次冬至發生時刻，求出它們的時間間隔，再用這兩次冬至之間的年數去除，就可以得到一個回歸年的長度。這是中國古人測定回歸年長度的基本思路。
古人認為，自然界是由陰陽二氣構成的，並且陰陽二氣處於不停的推移運動之中。冬至是陽氣開始萌生的時刻，夏至是陰氣開始萌生的時刻。一年24個節氣，每個節氣都對應著陰陽二氣的不同狀態，而這些節氣又反映了太陽在黃道上的不同位置，可以通過立表測影的方法將其確定下來。由此，立表測影本身也是對陰陽二氣的一種測驗，古人把它叫驗氣。驗氣的實質是測定二十四節氣，其中最重要的，則是對冬至和夏至的測定。
中國先民對冬至和夏至的認識相當早，甲骨文裏已經有了“日至”的記載。《左傳》中則出現過兩次“日南至”的記錄，表明當時已經有了對冬至的觀測。一般認為，大約最晚在春秋中期，用測日中影長的方法來定冬至和夏至，已經成為曆法工作的重要手段。
測量日中影長有一種專用工具，叫土圭。土圭一般是用玉製作的。《考工記·玉人之事》條記載土圭的形製和功用說：“土圭，尺有五寸，以致日，以土地。”“致日”，就是測量日中表影長度以求日至；“土”是度的意思，“土地”即測量地域。由此可知，土圭是一種長為1尺5寸的玉質工具，它用以測量日中時表影長度，以之判定冬夏至，還可以用來量度地域。