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月球瞬變現象

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該圖基於巴巴拉·米德爾赫斯特和帕特里克·穆爾對300處月球瞬變現象調查所繪製，顯示了所發生事件的大致分佈。紅色是散發紅色調事件；黃色為其餘類型事件。

月球瞬變現象（英語：transient lunar phenomenon (TLP) 或 lunar transient phenomenon (LTP)）是月球表面亮度、色澤或外觀上的短暫變化。

由流星體撞擊月球表面發生爆炸產生的光度變化，稱為「月閃」現象。

有關月球瞬變現象的說法至少可追溯至1000年前，一些目擊者或有聲望的科學家曾獨立地觀察到這一現象。但大多數報道的月球瞬變現象都無法再現，令它不足以用作區分假說或解釋起源的對照實驗。

大多數月球科學家都承認瞬態事件，如月球地質史中所發生的釋氣和撞擊事件，但問題的焦點在於此類事件發生的頻率。

1968年帕特里克·穆爾在他參與合編的美國宇航局 R-277 技術報告《月球事件報導年鑑》中[1]，創建了「月球瞬變現象」這一術語。

事件描述

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報告的月球瞬變現象範圍包括從霧斑到月球景觀的永久性改變。卡梅倫[2]將這些分為：

  1. 氣體，涉及雲霧和其他形式的朦朧狀態；
  2. 顏色發紅；
  3. 變綠、變藍或變紫色；
  4. 變亮；
  5. 變暗。

存在大量二種類型的月球瞬變現象[1][2]，從公元6世紀以來累計記錄有2,254次。這些事件中最為可靠的，至少三分之一是來自阿里斯塔克斯高原附近。以下是一些較為著名的瞬態現象歷史記錄：

1000年前

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  • 公元1178年6月18日，五位或以上坎特伯雷教堂的僧侶報告了日落後不久發生在月球上的劇變。「一彎明亮的新月像往常一樣，月牙朝東，突然它的上角端一分為二，從中迸發出一團火焰，隨後火光、熱灰和火花噴溢而出，距離相當長。與此同時，月亮下半段身體在不停地扭動，當時這一切令人十分驚恐，告訴我這些話的人說，從他們的眼中望去，月亮抽搐得像一條受傷的蛇，然後又恢復常態。這種現象重複了十幾次或更多，跳躍的火焰不停變幻着形狀，然後又回復正常。接下來，在這些變化之後，沿整個月牙，從一端到另一端被蒙上一層黑影」。這一描述似乎有些荒誕，可能是因為當時公眾缺乏對天文現象的了解[3][4]。1976年，地質學家傑克.哈同提出，這一切是在描述焦爾達諾·布魯諾隕石坑的形成。然而，最近的研究表明，1178年的事件似乎不太可能與焦爾達諾·布魯諾隕坑的形成有關，甚至不一定是月球瞬變現象。因為，一次足以留下直徑達22公里隕石坑的大撞擊所濺發出的數百萬噸碎岩將會在地球上空形成空前激烈、長達一周的流星暴。但在任何現有的歷史記錄（包括世界各地的天文檔案），都沒發現這種令人難忘的流星暴[5]。有鑑於此，人們懷疑這群僧侶（也是該事件唯一的目擊者）是從所處的特定位置，偶然看到一顆從遠處月球方向迎面而來在大氣層中爆炸的流星[6]。
  • 1540年11月26日，在澄海和雨海之間出現了一次瞬變現象，該事件被刻畫在一幅臨時木刻上[7]。

1701年–1800年

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  • 1725年8月16日晚，意大利天文學家弗朗西斯科·比安基尼（Francesco Bianchini）看到一條微紅的光帶，「像一根從一端直伸另一端的棍棒」，沿卵狀的柏拉圖隕石坑主軸線穿過了坑底[8]。
  • 1787年4月19日晚，英國天文學家威廉·赫歇爾爵士在月球幽暗部位發現了三塊赤紅色亮斑[9]。他將這一觀察報告給了大不列顛國王和愛爾蘭國王喬治三世和其他天文學家。赫歇爾將此現象歸認為火山爆發，並察覺到這三塊光斑中最亮的一個光度比4月10日發現的彗星還要高。就在赫歇爾發現這一現象的同時，意大利帕多瓦上空盪漾着極光波紋（北極光）[10]。距北極圈如此遠的南方出現極光活動非常罕見。1787年5月，就在帕多瓦極光和赫歇爾發現亮斑後不久，太陽黑子數量達到了頂峰。
  • 1787年12月，一位名叫丹戈斯（d'Angos）的馬耳他觀察者看到了一個發光點[11]。
  • 1789年9月26日，德國天文學家約翰·希羅尼穆斯·施羅特在阿爾卑斯山東麓發現了一個小亮點。它出現在月球的夜晚側，裸眼看上去像一顆5星等恆星[12]。
  • 1789年10月15日，約·希·施羅特在月球夜晚側靠近柏拉圖坑和雨海的地方，又觀測到兩次明亮的光爆，每一次都由許多單獨的小火花組成[13]。
  • 1790年，威廉·赫歇爾爵士在月蝕時看到了一個或多個星閃現象[11]。
  • 1791年11月1日至2日，約·希·施羅特注意到波希多尼環形山坑底上碗狀的「波希多尼斯 A」坑內沒有陰影[14]。
  • 1794年，有報道稱，可用肉眼看到月球上的一座火山[11]。

1801年-1900年

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1901年-1950年

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  • 1901年9月30日，一張通過赤道式折軸望遠鏡拍攝的照片，顯示碗狀的「波希多尼 C」坑是一個沒有陰影的細長亮點，儘管這張照片拍攝於日落前不久的波希多尼環形山[27]。
  • 1902年，法國天文學家阿爾伯特·沙博諾（Albert Charbonneaux）在巴黎天文台用33英寸的默東折射望遠鏡在特埃特圖斯隕石坑以西觀測到一片白雲[28]。
  • 1905年，德國天文學家弗里德里希·西蒙·西蒙·阿琴霍爾德（Friedrich Simon Archenhold）在波希多尼環形山坑底碗狀的「波西多尼 C」坑位置上觀察到一個亮斑[29]。
  • 1912年5月19日，奧地利天文學家兼火箭先驅馬克斯·瓦利埃（Max Valier）注意到月球夜晚側有一小塊紅光區[23]。
  • 1913年1月，威廉·亨利·皮克林在艾因馬爾特隕石坑觀測到了一系列最後一次噴發中的白色物質[30]。
  • 1913年6月15日，英國土木工程師兼天文學家威廉·莫（William Maw）在索思環形山南部觀察到一塊「小紅斑」[31]。
  • 1931年2月22日，朱利亞 （Joulia）在阿里斯塔克斯隕石坑觀察到淡紅色光。同年（1931年），在同一地點，英國商人兼業餘天文學家沃爾特·古達克和莫爾斯沃思觀察到藍色「眩光」[23] 。
  • 1931年6月17日，吉丁斯（N.J.Giddings）和他的妻子在月球夜晚側觀測到了不尋常的閃光（類似閃電現象）[32]。
  • 1939年8月2日，英國月球觀測者帕特里克·穆爾注意到，環壁平原施卡德環形山的內部細節被濃霧遮蓋[25]。
  • 1940年，美國業餘天文學家大衛·巴克羅夫特（David P.Barcroft）觀察到風暴洋利希滕貝格隕石坑的附近呈明顯的紅棕色[15]。另見約翰·海因里希·馮·馬德勒1830年至1840年的發現，以及1951年鮑姆（Baum）和1988年希爾（Hill）的發現。
  • 1941年7月10日，美國業餘天文學家沃爾特·哈斯（Walter H.Haas）注意到，在風暴洋南部的漢斯廷隕石坑附近有一個移動的白光點[33]。
  • 1944年8月31日，威爾斯出生的工程師兼業餘天文學家休·珀西·威爾金斯認為，有環壁平原施卡德環形山坑底朦朧着一層薄霧。裏面的一些小隕石坑，通常都有清晰的陰影，在陽光斜照下，像一些突出的白點[25]。
  • 1947年1月3 0日，哈羅德·希爾觀察到厄拉多塞隕石坑中央山群的主峰陰影異常地消失了[34]。
  • 1948年4月15日，桑頓(F.H.Thornton)用一架9英寸反射望遠鏡觀察柏拉圖坑時，注意到一個瞬間但耀眼的閃光，他形容非常像一枚在約10英里高空臨空爆炸的防空炮彈一般，呈現橙中泛黃的閃光[35]。
  • 1948年5月20日，英國業餘天文學家理查德·鮑姆（Richard M.Baum）注意到菲洛勞斯環形山東北部有一道微紅的泛光，在觀察15分鐘後，它才從視線中消失。三年後，他在利希滕貝格隕石坑以西又觀察到另一道紅光[36]。
  • 1949年2月10日，桑頓用一架18英寸英寸反射望遠鏡觀察了施勒特爾月谷的眼鏡蛇頭部，並記錄了「該地區數英里內籠罩着一團白色的蒸汽」[25]。
  • 在1949年11月以及1950年6月和7月，巴特利特注意到希羅多德隕石坑中央部分有一塊白斑[24]。

1951年–1960年

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  • 1951年，理查德·邁爾·鮑姆（Richard Myer Baum，1930-2017年）觀察了風暴洋利希滕貝格隕石坑附近的區域，並報告該地區呈現出粉玫瑰色，持續一段時間後才逐漸消褪[15]。另見約翰·海因里希·馮·馬德勒1830年至1840年的發現，以及1951年鮑姆（Baum）和1988年希爾（Hill）的發現。
  • 1953年11月15日，利昂·斯圖爾特博士在帕拉斯隕石坑東南約10英里處拍攝到了月球閃光，閃光持續了8至10秒時間。按照邦妮·布拉蒂（Bonnie Burati）的說法，這是一次表面撞擊，撞擊物坐標就位於北緯3.88度、西經357.71度處。
  • 1954年5月11日，彼得·卡特摩爾（Peter Cattermole）觀察到厄拉多塞隕石坑內中央山脈消失不見了，儘管周圍的地貌細節仍清晰可見[25]。
  • 1954年，帕特里克·穆爾發現了穿越亥姆霍茲環形山的奇異射線特徵[37]。
  • 1955年6月25日，登山運動員兼業餘天文學家瓦爾德馬爾·阿克塞爾·菲爾索夫（Valdemar Axel Firsoff）在西奧菲勒斯環形山觀察到一層薄霧[25]。
  • 1955年7月15日，瓦·阿·菲爾索夫又在希羅多德隕石坑內觀測到一道「偽中央峰」陰影[38]。
  • 1956年1月16日至17日，加利福尼亞州伍德蘭市的羅伯特·邁爾斯（Robert Miles）注意到危海東面閃爍着一道白色或亮藍色的光[39]。
  • 1958年11月2日，蘇聯天文學家「尼古拉·亞歷山德羅維奇·科濟列夫」（Nikolai Aleksandrovich Kozyrev）使用配帶光譜儀的48英寸（122厘米）反射望遠鏡，觀察到發生在阿方索環形山中央峰上為時半小時的明顯「噴發」。從這段時間所得到的光譜圖顯示了由C2和C3分子形成的明亮氣體噴髮帶[40]。同時在第二幅光譜圖中，他注意到「中心區域的亮度顯著上升，並呈現出異常的白色」。然後，「亮度突然開始下降」，所得到的光譜值又回復正常。
  • 1958年11月19日，紐瓦克的雷蒙德·傑·斯坦（Raymond J. Stein）觀察到阿爾佩特拉吉斯環形山的陰影發生了變化[41]。
  • 1958年12月23日，希臘月球觀測者注意到施卡德環形山呈現綠色[42]。

1961年–1970年

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  • 1963年10月29日，亞利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄爾天文台的兩位航空圖和信息中心製圖員，詹姆斯·克拉克·格里納克（James Clarke Greenacre）和愛德華·巴爾（Edward M. Barr）[43]在月球眼鏡蛇頭西南側、施勒特爾月谷東南一座山丘上以及阿里斯塔克斯環形山西南內壁，手工記錄到非常明亮的紅、橙、粉色光現象[44][45]。該事件引起了人們對月球瞬變現象報告態度的大轉變。根據威利·萊伊（Willy Ley）的說法：「業內的第一反應自然是驚訝，接下來則是歉意，而歉意的對象正是早已過世的偉大天文學家，威廉·赫歇爾爵士」 [46]。美國天文學家威尼弗雷德·索泰爾·卡梅隆（Winifred Sawtell Cameron）所作的陳述（1978年，第778號事件）寫道：「這一切與11月的發現激起了人們對月球的極大興趣和觀察」[47]。此發現的可信度源于格里納克作為一名無可挑剔的製圖員的模範聲譽，而非任何其他的照片證據。
  • 1963年11月1至2日晚上，也就是格里納克事件後的幾天，在法國比利牛斯山日中峰天文台（Observatoire du Pic-du-Midi），茲德內克·科帕爾（Zdeněk Kopal）[48]和托馬斯·拉克姆（Thomas Rackham）[49]拍攝到了首張月表大範圍發光的照片[50]。他們發表在《科學美國人》雜誌上的文章將此變成了最廣為人知的月球瞬變現象事件 [51]。與其他人一樣，科帕爾認為產生這一現象的原因可能是太陽高能粒子[52]。
  • 1964年7月16日，美國變星觀測者協會成員托馬斯·克拉格（Thomas A.Cragg，1927-2011）觀察到靜海衛星坑「羅斯 D」東南一座直徑3公里的「臨時山丘投下的一道陰影」[25]。
  • 1965年11月15日，位於馬里蘭州安納波利斯的三叉戟工程聯營公司工作人員通過月球閃爍裝置觀察到一種色變現象，該現象至少持續了四個小時[53]。
  • 1966年4月30日和5月1日，彼得·薩托里（Peter Sartory）、帕特里克·穆爾、林斯多爾（P.Ringsdore）、莫斯利（T.J.C.A.Moseley）和科爾萬（P.G.Corvan）等人在伽桑狄環形山東部坑底觀察到一個紅色的楔形[54]。
  • 1967年，阿爾馬天文台的莫斯利（T.J.C.A.Moseley）在帕羅特環形山區記錄到一次閃光[11]。
  • 1968年，麥克康奈爾（J.C.McConnell）報告說，波希多尼環形山的東北壁看上去似乎有些模糊不清，但其餘部分仍清晰可見[11]。
  • 1968年4月13日月食期間，美國宇航局戈達德太空飛行中心的維尼弗雷德·卡梅隆注意到月球上有許多星狀的小點，與她一起的觀察人員都看到了這一現象[11]。
  • 基爾頓（K.E.Chilton）：「在月球某些區域，光線有時會發生偏振。1968年9月18日夜晚，為降低眩光，我通過偏振濾片觀察高斯環形山，發現隕坑東側壁消失了。當旋動濾光片時，該坑壁又重新出現，表明該區域反射偏振光。但自那時後，在同一地區進行檢查時，這一現象再沒被看到過」[11]。
  • 1968年10月31日，奇爾頓在厄拉多塞隕石坑觀測到一道紅色輝光，持續了5到6分鐘，然後逐漸消隱[11]。
  • 1969年阿波羅11號任務期間，休斯頓向阿波羅11號發出無線電通訊：「我們得到報告，在阿里斯塔克斯隕石坑附近顯示有月球瞬變現象，如有時間，請進行觀測」。西德波鴻的天文學家在月球表面觀察到一道明亮的光芒—類似吸引了數世紀月球謎們的怪異冷光。這一報告被發送至休斯頓，然後由休斯頓傳給太空人。太空人收到信息後立刻報告：「嘿，休斯頓，我現在正朝北面的阿里斯塔克斯坑望去，那裏確實比周圍區域更耀眼，似乎有一些熒光」[55]。

1971年–1980年

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1981年–1990年

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1991年–2000年

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  • 1992年，巴黎天文台的奧杜安·多爾菲斯（Audouin Dollfus）用一架口徑1米（3.2英尺）的望遠鏡觀察到朗倫環形山坑底上的反常特徵。雖然1992年12月29日當晚的觀測結果一切正常，但第二天晚上記錄到的反照率和偏振特徵異常高，在六分鐘的數據收集過程中，這些現象一直沒發生變化[62]。三天後的觀測結果顯示，又出現類似的現象，但範圍較小。雖然該區域的觀察條件接近鏡面，但有人認為，觀測到的振幅與鏡面反射的陽光不一致。最能被接受的說法是由泄出氣體形成的顆粒雲霧所導致的光散射，該隕坑坑底的裂隙被認為是氣體的可能來源。

無確切日期

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解釋

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對於月球瞬變現象的解釋都可歸集於以下四種：釋氣、撞擊事件、靜電現象以及不良觀測條件。

釋氣

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一些瞬變現象可能是由月球地下洞穴群中釋出的氣體所引起。這些氣體據說[來源請求]顯示獨特的淡紅色，有的呈現如白雲或朦朧的薄霧。大部分出現的瞬變現象都與底表開裂的隕石坑、月海邊緣區或其他有火山地質活動的地方有關。然而，這些都是月球上最常見的目標，這種相關性可能是一種觀測偏差。

支持釋氣說的證據是，月球探勘者號的α粒子光譜儀數據顯示了最近泄出在月表的氡氣[68]。特別是阿里斯塔克斯隕石坑和開普勒隕石坑附近釋放的氡氣，就產生於該衛星運行的兩年間。這些觀察結果反映了月表氣體的擴散是緩慢而難以察覺的，或是由一系列間歇的噴發所構成。而支持爆炸性釋氣的證據為，月球表面有一處直徑約3公里(1.9英里)的區域，因釋氣事件而「最近」才發生了改變[69][70]。該特徵的年齡據認為在100萬年左右，這表明此類大的現象只是很少發生。

撞擊事件

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不斷發生在月球表面的撞擊事件，大多與流星雨期間的微隕石有關。地球上的天文台已多次或同時檢測到此類事件的撞擊閃光[71][72][73][74]。通過攝像機拍攝的撞擊記錄自2005年來就一直存在，其中許多次就與流星雨有關[75]。此外，歐洲航天局的SMART-1衛星[76]、印度的月球撞擊探測器及美國宇航局月球坑觀測和傳感衛星都檢測到碰撞後産生的撞擊雲。撞擊事件在月表會留下明顯的痕跡，通過分析事件發生前後的高解像度照片就可檢測出來。在克萊門汀號（全球解像度100米，選定區域7-20米）和SMART-1衛星（解像度50米）環行期間沒有檢測到新形成的撞擊坑。

靜電現象

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拍攝的八幀月球克拉維斯環形山的單獨視頻，顯示了地球大氣層對天文圖像產生的影響效果。

有提議認為，靜電可解釋部份月球瞬變現象。其中一種可能是近表地層（如岩石）斷裂所產生的電磁效應，它會對所有可能存在的氣體充電，如吹入的太陽風或放射性核元素衰變產物[77]。如果這發生在月球表面，隨後這些氣體的放電將引發在地球上可看到的瞬變現象。另一種可能是塵埃雲中懸浮顆粒的摩擦起電效應，引發了地球上可見的靜電放電現象[78]。最後，月球晝夜線附近帶靜電的懸浮塵埃也可能會引發此等現象[79]。

不利觀察條件

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許多瞬變現象很可能與月球本身並沒有關係，只是由於不利的觀測條件或地球自身的有關現象所造成。例如，一些報道中所觀測到的月球瞬變現象是因為使用了只具備近距解像度的望遠鏡。地球大氣層會造成明顯的短暫失真，而這種失真亦有可能會與真實的瞬變現象混淆（一種稱為視寧度的效應）。其他非月球因素的解釋包括地球軌道衛星、流星以及觀測誤差[73]。

月球瞬變現象的爭論現狀

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月球瞬變現象報告面臨的最大問題，就是這些現象中絕大多數要麼由單個的觀察者，要麼是在地球上某一單獨位置(或兩者都有)所發現。用於支持眾多報道瞬變現象存在的證據都發生在月球的同一地方，然而，並沒有多位觀察者在地球不同地方對同一"事件"的目擊報告，因此，必須以謹慎的態度來面對這些。正如上面所討論的，對某些事件同樣可信的說法是：它們是由地球大氣層擾動造成的。但如果某一事件同時在地球上兩個不同的地方被觀察到，那麼，這就可以作為反駁大氣層原因的證據。

為甄別克萊門汀號飛船繞月期間通過業餘天文學愛好者網絡所報導的月球瞬變事件的真偽，曾進行過一次分析。在數個報導過的事件中，選擇了其中四個飛船之前和之後所拍攝的照片，然後對這些照片進行仔細的比對，但結果顯示它們與網站上的圖片並沒有明顯的差別[80]。但這並不一定意味着這些報告就是觀測誤差，有可能是釋氣事件後月球表面並未留下可見的痕跡，然而，這也並不意味就肯定了這些事件都是真實的瞬變現象。

月球和行星觀察協會以及英國天文協會目前正在協調各天文台重新觀察曾報導發生過月球瞬變現象的地點。通過記錄這些特徵在相同光照和攝動條件下的外觀，可判斷一些報告是否只是觀察者因視覺偏差而造成的誤解。此外，藉助數字圖像對大氣層產生的光色散、寧視模糊和光散射的模似，可確定這些因素能否來解釋一些早期報告的月球瞬變現象。

最常觀察到瞬變現象的對象

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對象 現象
阿方索環形山 坑底暗斑形狀改變，亮度增高並且中央山丘顏色改變。
阿里斯塔克斯隕石坑 陰影下整體或局部有發光或閃爍現象，或亮度增高、或出現亮斑、變色、朦朧。
阿基米德隕石坑 底部出現閃光點。
阿特拉斯隕石坑及里喬利環形山 月食和月相期間底部暗斑形狀改變。
韋達環形山 隕石坑南部暗斑形狀改變。
伽桑狄環形山 月食期間，陰影中有閃光，瞬變現象移動。
戈丁隕石坑和阿格里巴環形山 月食期間散發白色背光。
格里馬爾迪環形山 月食期間坑底暗斑形狀改變，坑底有光閃爍。
康德隕石坑 隕石坑被霧籠罩[81]。
開普勒隕石坑 月食期間發光、亮度增加、變模糊。
哥白尼環形山 亮度提高，月食時散發白光。
朗倫環形山 坑底發光。
林奈隕石坑 月食時亮斑尺寸增大。
利希滕貝格隕石坑 出現偏紅的斑塊。
曼尼里烏斯隕石坑和門納勞斯隕石坑 月食時散發白光、閃爍和發光。
梅森環形山 不透明的"浮雲"。
梅西耶隕石坑及衛星坑"梅西耶 A" 變模糊。
靜海 移動的瞬變現象。
皮卡德隕石坑 變暗，變模糊。
柏拉圖隕石坑 亮斑，坑底部位亮度改變，日食期間閃爍灰色輝光。
普林尼隕石坑 陰影下閃現光暈。
波希多尼環形山 變模糊。
普羅克洛斯隕石坑 在地球陰影下發亮。
特埃特圖斯隕石坑 出現白色「浮雲」[82]。
特內里費山脈 散發白光。
梯摩恰里斯隕石坑 散發紅光[83]。
第谷環形山 日食期間幽暗的邊緣外形發生變化，在地球陰影遮擋下射紋線發亮。
許癸努斯月溪 暗斑形狀改變。
厄拉多塞隕石坑 坑底暗斑形狀改變。

參考文獻

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引用的文獻
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一般參考文獻

外部連結

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另請參閱

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