無(wú)論是我國(guó)的天宮空間站，還是超期服役的國(guó)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(duì)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(guó)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(chǎng)以及范艾倫輻射帶說(shuō)起。
我們能生活在地球上，得感謝地球的兩樣?xùn)|西，一個(gè)是大氣層，另一個(gè)就是磁場(chǎng)，少了任何一個(gè)都不行。
指南針就是利用了地球的磁場(chǎng)，因?yàn)槲覀兊牡厍蚓褪且粋€(gè)大磁鐵。
地球的磁場(chǎng)來(lái)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(huì)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(yáng)表面的溫度相差無(wú)幾。
為何地球的內(nèi)心的這么炙熱？由于人類無(wú)法深入地心，因此只能對(duì)其的形成進(jìn)行猜測(cè)。
整個(gè)太陽(yáng)系都是由星云演化而來(lái)，星云里面含量最多的是氫原子，可以毫不夸張地說(shuō)，太陽(yáng)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(lái)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(shuō)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(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)削弱。
要說(shuō)太陽(yáng)系最大的核反應(yīng)堆，地球的內(nèi)核還算不上什么，太陽(yáng)才是。
太陽(yáng)是巨大的核反應(yīng)堆
我們看到的太陽(yáng)光只是它最溫柔的一部分，真正的太陽(yáng)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(yáng)輻射主要來(lái)源。
這些高能粒子束們還有一個(gè)名字“太陽(yáng)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(yáng)風(fēng)暴的可怕，上面紅色的土壤，全部來(lái)自于太陽(yáng)風(fēng)暴轟擊火星的巖石，巖石被生生地搓成了土壤。
太陽(yáng)的表面
這些粒子帶電，因此遇到磁場(chǎng)就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)暴進(jìn)入地球的磁場(chǎng)，它們發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沒(méi)有直接到達(dá)地球的表面。
地球躲過(guò)了風(fēng)暴的襲擊，大地上的一切才相安無(wú)事。
這些粒子偏轉(zhuǎn)之后，并沒(méi)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(gè)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(chǎng)抵擋太陽(yáng)風(fēng)暴
輻射帶內(nèi)全是太陽(yáng)風(fēng)暴的粒子，如果人類的飛行器進(jìn)入，那么就會(huì)被這些粒子轟擊，信號(hào)也無(wú)法傳回地球。
范艾倫輻射帶并不是一個(gè)固定的值，它是會(huì)變化的，NASA曾經(jīng)檢測(cè)到最內(nèi)層的輻射帶距離地球最近時(shí)只有650公里。
而第三層輻射帶會(huì)因?yàn)橥鈦?lái)的粒子而被摧毀，只存在僅僅4周。
范艾倫輻射帶
除了太陽(yáng)的粒子束，地球還要承受太陽(yáng)系之外的輻射，比如伽馬射線，地球磁場(chǎng)也是一一化解。
空間站必須時(shí)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)膼毫樱瑤缀跏潜话鼑诹溯椛渲小?/p>
生命能夠存活，離不開磁場(chǎng)。
變化的磁場(chǎng)
可是，地球的磁場(chǎng)也是會(huì)變化的，它不是一顆固定的大磁鐵。
地球磁場(chǎng)的變化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一是磁場(chǎng)的強(qiáng)度，第二是磁極的位置。
首先我們來(lái)看磁場(chǎng)強(qiáng)度，地磁的強(qiáng)度一般是在0.5到0.6高斯，不過(guò)在地球的某些地區(qū)，強(qiáng)度會(huì)低于或者高于這個(gè)范圍。
地球的磁場(chǎng)
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(yáng)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(gè)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(shí)代的文字記載，科學(xué)家們復(fù)原了同一地點(diǎn)的磁場(chǎng)變化，發(fā)現(xiàn)在160年的時(shí)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(wàn)年的時(shí)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(dòng)。
在地殼的化石里面，有一些特殊的“指南針”，它們是遠(yuǎn)古時(shí)期的貝殼、樹木，身上的紋路生長(zhǎng)與地磁的方向有關(guān)。
古生物學(xué)家們通過(guò)研究這些紋路，發(fā)現(xiàn)地球的磁極每隔78萬(wàn)年，就會(huì)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(guò)程中。
貝殼的紋路可以判定磁場(chǎng)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(dòng)，并不會(huì)影響地球的防御機(jī)制，它依舊會(huì)抵擋太陽(yáng)風(fēng)暴，只是看極光的位置會(huì)發(fā)生變化。
未來(lái)的某一天，當(dāng)磁極南移到中國(guó)，我國(guó)就會(huì)是世界上最好的極光觀測(cè)點(diǎn)。
當(dāng)磁極來(lái)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(wàn)年的周期進(jìn)行變化那么不會(huì)引發(fā)災(zāi)難，人們最擔(dān)心的是地磁突然發(fā)生南北對(duì)調(diào)，這才是最可怕的。
南北極突然對(duì)調(diào)，會(huì)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(gè)變化來(lái)得太快，由不得大家適應(yīng)。
因此，地磁的突然顛倒會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的生物大滅絕，不過(guò)在所發(fā)掘的化石中，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)磁極一瞬間互換的證據(jù)。
地球南北極對(duì)調(diào)，目前僅限于假設(shè)。
地磁極南移，以后北極會(huì)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(huì)根據(jù)自身的情況進(jìn)行調(diào)整。
要移動(dòng)這么一個(gè)大家伙，想必要用很大的推力吧？事實(shí)恰好相反，推動(dòng)空間站運(yùn)動(dòng)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?，沒(méi)有阻力，只需輕輕一個(gè)力物體就能運(yùn)動(dòng)，哪怕之后撤掉了這個(gè)力，物體都會(huì)一直保持之前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，牛頓說(shuō)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(dòng)不動(dòng)，它會(huì)調(diào)整自己的位置，以便接受更好的信號(hào)，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(guò)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(huì)發(fā)生碰撞。
太空垃圾就是定時(shí)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(gè)撞，說(shuō)不定就可以讓空間站報(bào)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(shí)候情況緊急，空間站會(huì)使用額外的燃料啟動(dòng)躲避，成本非常貴，但是貴也要用。
國(guó)際空間站算過(guò)這個(gè)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(lái)，花大價(jià)錢躲垃圾，比被垃圾撞要更劃算。
