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刘焯在《皇极历》中还第一次同时采用日行和月行速度的不均匀理论，用以推算五星位置和日、月食起讫时刻及食分等。
还应提到的是，刘焯对岁差的认识也达到了一个新的高度。因为地球是一个椭圆球体，自转轴对黄道平面是倾斜的，地球赤道那里的突出部分受到日月等吸引，引起地轴绕黄极作缓慢的移动。速度每年50″24，约25800年运行一圈，从而出现回归年比恒星年短的现象。我国最早定出较为精确岁差值的是晋朝的虞喜。他测出太阳从今年冬至点到明年冬至点并不是在原点上，而是每50年冬至点西退一度，并指出使天为天，岁为岁。即较早的区分了恒星年与太阳年。之后，祖冲之首先用岁差改进历法。他实测得冬至点在斗15度，认为不到100年相差2度，得出45年11月相差1度。
在刘焯之前历法给出的岁差值都是属于赤道岁差，是冬至点或夏至点及赤道宿度的变化求得的。刘焯为了求得精确的岁差值，测定了28宿的黄道度，并与东汉时代测定的数值进行比较，发觉其中有11个宿的黄道度有了变化。因此他指出“岁久差多，随术而变”[7]。就是说，要精确推算当时日、月、五星离冬至点的黄道积度，不能根据过去的而必须根据当时的28宿黄道来推算。如果要推算过去和将来的行度，则必须先按岁差求得那时候的二十八宿黄道度。刘焯曾测得75年差一度的新岁差值，这与实际数值非常接近，而当时西方仍沿用100年相差一度的数值。