無論是我國的天宮空間站，還是超期服役的國際空間站，它們距離地面的高度都只有400公里。

不止是空間站，很多人造的飛行器，只要圍繞地球轉(zhuǎn)，那么軌道高度都有一定的限制。

空間站對接

理論上人類可以在地球引力范圍內(nèi)的任何高度飛行，但世界上人類做不到。

究竟是什么神秘的力量，將航天器的飛行高度限制在了一定范圍，我們?yōu)槭裁床荒茱w高一點(diǎn)？

國際空間站

400公里的極限

空間站為什么飛行的高度只有400公里，這還要從地球的磁場以及范艾倫輻射帶說起。

我們能生活在地球上，得感謝地球的兩樣?xùn)|西，一個是大氣層，另一個就是磁場，少了任何一個都不行。

指南針就是利用了地球的磁場，因?yàn)槲覀兊牡厍蚓褪且粋€大磁鐵。

地球的磁場來源于地球內(nèi)部的核心——地核，我們的地球可是“鐵石心腸”，越往里走，物質(zhì)密度就會越大。

地球的內(nèi)部

在地球內(nèi)核，溫度達(dá)到了4000到6000 ，這已經(jīng)和太陽表面的溫度相差無幾。

為何地球的內(nèi)心的這么炙熱？由于人類無法深入地心，因此只能對其的形成進(jìn)行猜測。

整個太陽系都是由星云演化而來，星云里面含量最多的是氫原子，可以毫不夸張地說，太陽系是氫原子聚合而成的。

但是，氫原子的聚合反應(yīng)也是有程度的，從氫開始，按照化學(xué)周期表的順序依次形成，進(jìn)行到鐵原子后，自然發(fā)生的核聚變就已經(jīng)到頭。

地核是地球最熾熱的地方

地球最初也是由一團(tuán)星云物質(zhì)構(gòu)成，除了自身吸引來一些物質(zhì)，大部分的物質(zhì)是原始星云的聚合的產(chǎn)物。

所以，地球內(nèi)核由大量的鐵、鈷、鎳組成，巧合的是，這與我們常說的磁鐵含量相似。

地球的內(nèi)核正在進(jìn)行聚變、裂變反應(yīng)，磁能是它產(chǎn)生的能量之一，如果哪一天地球內(nèi)核冷卻，那么地球磁場的強(qiáng)度會削弱。

要說太陽系最大的核反應(yīng)堆，地球的內(nèi)核還算不上什么，太陽才是。

太陽是巨大的核反應(yīng)堆

我們看到的太陽光只是它最溫柔的一部分，真正的太陽是殘暴的，它每分每秒都在朝宇宙中發(fā)射高能粒子束，它們就是太陽輻射主要來源。

這些高能粒子束們還有一個名字“太陽風(fēng)暴”，因?yàn)槟芰烤薮螵q如風(fēng)暴入侵。

看看火星表面就知道太陽風(fēng)暴的可怕，上面紅色的土壤，全部來自于太陽風(fēng)暴轟擊火星的巖石，巖石被生生地搓成了土壤。

太陽的表面

這些粒子帶電，因此遇到磁場就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)太陽風(fēng)暴進(jìn)入地球的磁場，它們發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沒有直接到達(dá)地球的表面。

地球躲過了風(fēng)暴的襲擊，大地上的一切才相安無事。

這些粒子偏轉(zhuǎn)之后，并沒有馬上離開地球，而是在地球的周圍形成了粒子帶，因?yàn)槭强茖W(xué)家詹姆斯·范·艾倫發(fā)現(xiàn)的，因此叫做范艾倫輻射帶。

這個粒子帶還分層，一共有三層，距離地球最近的一條輻射帶在1500到5000公里的太空中。

磁場抵擋太陽風(fēng)暴

輻射帶內(nèi)全是太陽風(fēng)暴的粒子，如果人類的飛行器進(jìn)入，那么就會被這些粒子轟擊，信號也無法傳回地球。

范艾倫輻射帶并不是一個固定的值，它是會變化的，NASA曾經(jīng)檢測到最內(nèi)層的輻射帶距離地球最近時只有650公里。

而第三層輻射帶會因?yàn)橥鈦淼牧Ｗ佣淮輾В淮嬖趦H僅4周。

范艾倫輻射帶

除了太陽的粒子束，地球還要承受太陽系之外的輻射，比如伽馬射線，地球磁場也是一一化解。

空間站必須時刻與地面保持聯(lián)系，因此不可能飛到范艾倫輻射帶里面，為了安全起見，將它的飛行高度限制在400公里。

其實(shí)不光是空間站，除去專門去研究范艾倫輻射帶的飛行器，其他的衛(wèi)星都要控制在400公里以內(nèi)的高度。

所以可以看出，地球所處的宇宙環(huán)境那是相當(dāng)?shù)膼毫?，幾乎是被包圍在了輻射之中?/p>

生命能夠存活，離不開磁場。

變化的磁場

可是，地球的磁場也是會變化的，它不是一顆固定的大磁鐵。

地球磁場的變化主要體現(xiàn)在兩個方面，第一是磁場的強(qiáng)度，第二是磁極的位置。

首先我們來看磁場強(qiáng)度，地磁的強(qiáng)度一般是在0.5到0.6高斯，不過在地球的某些地區(qū)，強(qiáng)度會低于或者高于這個范圍。

地球的磁場

主要原因在于，地球的內(nèi)核不一定是均勻的，地磁強(qiáng)度也與地殼表面的地形有一定關(guān)系。

地磁強(qiáng)度最強(qiáng)的，必然是高緯度地區(qū)，這里也能能夠看到由太陽高能粒子束組成的極光。

而在非洲與南美洲之間，存在著一個地磁偏弱的區(qū)域，被稱為南大西洋異常區(qū)。

根據(jù)大航海時代的文字記載，科學(xué)家們復(fù)原了同一地點(diǎn)的磁場變化，發(fā)現(xiàn)在160年的時間里，南大西洋異常區(qū)的地磁在減弱。

南大西洋異常區(qū)

不止是南大西洋，北美洲的地磁強(qiáng)度在10萬年的時間里減弱了大約50%，這里面除了地磁強(qiáng)度自己的變化，還有地磁磁極的移動。

在地殼的化石里面，有一些特殊的“指南針”，它們是遠(yuǎn)古時期的貝殼、樹木，身上的紋路生長與地磁的方向有關(guān)。

古生物學(xué)家們通過研究這些紋路，發(fā)現(xiàn)地球的磁極每隔78萬年，就會發(fā)生一次顛倒。

這也是為什么明明位置上是北極，但是地磁上卻是南極，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在正處于更換磁極的過程中。

貝殼的紋路可以判定磁場的方向

在大約200年前，北極點(diǎn)在加拿大地區(qū)，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了西伯利亞地區(qū)，之后它將一路向南。

地磁南北極的周期調(diào)動，并不會影響地球的防御機(jī)制，它依舊會抵擋太陽風(fēng)暴，只是看極光的位置會發(fā)生變化。

未來的某一天，當(dāng)磁極南移到中國，我國就會是世界上最好的極光觀測點(diǎn)。

當(dāng)磁極來到了赤道，那么非洲草原的夜空不僅僅有繁星，還有極光。

美麗的極光

如果磁極按照78萬年的周期進(jìn)行變化那么不會引發(fā)災(zāi)難，人們最擔(dān)心的是地磁突然發(fā)生南北對調(diào)，這才是最可怕的。

南北極突然對調(diào)，會引發(fā)人類通訊的混亂，候鳥的亂飛，以及大氣層粒子的紊亂，這個變化來得太快，由不得大家適應(yīng)。

因此，地磁的突然顛倒會引發(fā)嚴(yán)重的生物大滅絕，不過在所發(fā)掘的化石中，并沒有發(fā)現(xiàn)磁極一瞬間互換的證據(jù)。

地球南北極對調(diào)，目前僅限于假設(shè)。

地磁極南移，以后北極會看不到極光

空間站調(diào)整

空間站的飛行高度，并不是一成不變的，它也會根據(jù)自身的情況進(jìn)行調(diào)整。

要移動這么一個大家伙，想必要用很大的推力吧？事實(shí)恰好相反，推動空間站運(yùn)動的推進(jìn)器，它的力只有零點(diǎn)幾牛頓，只夠推一張紙。

因?yàn)橛钪媸钦婵盏模瑳]有阻力，只需輕輕一個力物體就能運(yùn)動，哪怕之后撤掉了這個力，物體都會一直保持之前的運(yùn)動狀態(tài)運(yùn)動，牛頓說了，這叫慣性。

太空中的推進(jìn)器

空間站不可能在400公里的高空一動不動，它會調(diào)整自己的位置，以便接受更好的信號，甚至?xí)x開預(yù)定的軌道。

當(dāng)然，離開預(yù)定軌道也是迫不得已，畢竟離地球最近的威脅不是范艾倫輻射帶，而是人類自己制造的垃圾。

在太空中，有超過1億塊垃圾在和空間站一起飛，這擁擠程度都快趕上上班的地鐵了，難免就會發(fā)生碰撞。

太空垃圾就是定時炸彈

可別小看了這些垃圾，它們的速度在一秒幾公里的狀態(tài)，輕輕一個撞，說不定就可以讓空間站報廢。

為了保護(hù)幾十甚至幾百億的空間站，必須躲避這些垃圾。

有的時候情況緊急，空間站會使用額外的燃料啟動躲避，成本非常貴，但是貴也要用。

國際空間站算過這個賬，每年使用的額外燃料是10億美元，但是空間本身就耗費(fèi)了上百億美元。

宇航員進(jìn)行太空行走

這樣算下來，花大價錢躲垃圾，比被垃圾撞要更劃算。