第 一 題

【破題】托勒密發明了「本輪與均輪模型（Epicycle and Deferent）」來解釋行星逆行的現象。 【論述】 一、模型架構

【破題】哥白尼的「日心說」透過行星公轉軌道大小與速度差異所造成的「相對運動」，輕鬆解釋了火星逆行現象。 【論述】 一、軌道與速度差異：日心說主張太陽位於中心，地球軌道在火星內側，且地球繞日公轉的速度快於火星。

哥白尼模型的主要錯誤在於，他仍然受限於古希臘哲學中「天體必須遵循完美幾何」的傳統觀念，錯誤地假設行星繞行太陽的軌道是「完美的正圓形」（Perfect circles），且進行「等速圓周運動」。 實際上，行星軌道為橢圓形，且運行速度並非等速（靠近太陽時較快，遠離時較慢）。因為堅持完美的正圓軌道，哥白尼的模型預測結果與實際觀測數據仍有明顯落差，這使得他為了解決誤差，甚至不得不在日心說模型中保留了少量的「本輪（Epicycle）」來進行修正。

本題所述之德國科學家為克卜勒（Johannes Kepler）。 他提出的理論為「克卜勒行星運動定律」（Kepler's laws of planetary motion）。其中解決哥白尼模型軌道誤差的關鍵在於「第一定律（橢圓軌道定律）」，該理論指出：行星繞行太陽的軌道並非正圓形，而是一個橢圓形，且太陽位於該橢圓的其中一個焦點上。此外，他還提出了第二定律（等面積定律）與第三定律（週期定律），完整描述了行星的運動規律。