无论是我国的天宫空间站，还是超期服役的国际空间站，它们距离地面的高度都只有400公里。

不止是空间站，很多人造的飞行器，只要围绕地球转，那么轨道高度都有一定的限制。

空间站对接

理论上人类可以在地球引力范围内的任何高度飞行，但世界上人类做不到。

究竟是什么神秘的力量，将航天器的飞行高度限制在了一定范围，我们为什么不能飞高一点？

国际空间站

400公里的极限

空间站为什么飞行的高度只有400公里，这还要从地球的磁场以及范艾伦辐射带说起。

我们能生活在地球上，得感谢地球的两样东西，一个是大气层，另一个就是磁场，少了任何一个都不行。

指南针就是利用了地球的磁场，因为我们的地球就是一个大磁铁。

地球的磁场来源于地球内部的核心——地核，我们的地球可是“铁石心肠”，越往里走，物质密度就会越大。

地球的内部

在地球内核，温度达到了4000到6000℃，这已经和太阳表面的温度相差无几。

为何地球的内心的这么炙热？由于人类无法深入地心，因此只能对其的形成进行猜测。

整个太阳系都是由星云演化而来，星云里面含量最多的是氢原子，可以毫不夸张地说，太阳系是氢原子聚合而成的。

但是，氢原子的聚合反应也是有程度的，从氢开始，按照化学周期表的顺序依次形成，进行到铁原子后，自然发生的核聚变就已经到头。

地核是地球最炽热的地方

地球最初也是由一团星云物质构成，除了自身吸引来一些物质，大部分的物质是原始星云的聚合的产物。

所以，地球内核由大量的铁、钴、镍组成，巧合的是，这与我们常说的磁铁含量相似。

地球的内核正在进行聚变、裂变反应，磁能是它产生的能量之一，如果哪一天地球内核冷却，那么地球磁场的强度会削弱。

要说太阳系最大的核反应堆，地球的内核还算不上什么，太阳才是。

太阳是巨大的核反应堆

我们看到的太阳光只是它最温柔的一部分，真正的太阳是残暴的，它每分每秒都在朝宇宙中发射高能粒子束，它们就是太阳辐射主要来源。

这些高能粒子束们还有一个名字“太阳风暴”，因为能量巨大犹如风暴入侵。

看看火星表面就知道太阳风暴的可怕，上面红色的土壤，全部来自于太阳风暴轰击火星的岩石，岩石被生生地搓成了土壤。

太阳的表面

这些粒子带电，因此遇到磁场就会发生偏转，当太阳风暴进入地球的磁场，它们发生偏转，没有直接到达地球的表面。

地球躲过了风暴的袭击，大地上的一切才相安无事。

这些粒子偏转之后，并没有马上离开地球，而是在地球的周围形成了粒子带，因为是科学家詹姆斯·范·艾伦发现的，因此叫做范艾伦辐射带。

这个粒子带还分层，一共有三层，距离地球最近的一条辐射带在1500到5000公里的太空中。

磁场抵挡太阳风暴

辐射带内全是太阳风暴的粒子，如果人类的飞行器进入，那么就会被这些粒子轰击，信号也无法传回地球。

范艾伦辐射带并不是一个固定的值，它是会变化的，NASA曾经检测到最内层的辐射带距离地球最近时只有650公里。

而第三层辐射带会因为外来的粒子而被摧毁，只存在仅仅4周。

范艾伦辐射带

除了太阳的粒子束，地球还要承受太阳系之外的辐射，比如伽马射线，地球磁场也是一一化解。

空间站必须时刻与地面保持联系，因此不可能飞到范艾伦辐射带里面，为了安全起见，将它的飞行高度限制在400公里。

其实不光是空间站，除去专门去研究范艾伦辐射带的飞行器，其他的卫星都要控制在400公里以内的高度。

所以可以看出，地球所处的宇宙环境那是相当的恶劣，几乎是被包围在了辐射之中。

生命能够存活，离不开磁场。

变化的磁场

可是，地球的磁场也是会变化的，它不是一颗固定的大磁铁。

地球磁场的变化主要体现在两个方面，第一是磁场的强度，第二是磁极的位置。

首先我们来看磁场强度，地磁的强度一般是在0.5到0.6高斯，不过在地球的某些地区，强度会低于或者高于这个范围。

地球的磁场

主要原因在于，地球的内核不一定是均匀的，地磁强度也与地壳表面的地形有一定关系。

地磁强度最强的，必然是高纬度地区，这里也能能够看到由太阳高能粒子束组成的极光。

而在非洲与南美洲之间，存在着一个地磁偏弱的区域，被称为南大西洋异常区。

根据大航海时代的文字记载，科学家们复原了同一地点的磁场变化，发现在160年的时间里，南大西洋异常区的地磁在减弱。

南大西洋异常区

不止是南大西洋，北美洲的地磁强度在10万年的时间里减弱了大约50%，这里面除了地磁强度自己的变化，还有地磁磁极的移动。

在地壳的化石里面，有一些特殊的“指南针”，它们是远古时期的贝壳、树木，身上的纹路生长与地磁的方向有关。

古生物学家们通过研究这些纹路，发现地球的磁极每隔78万年，就会发生一次颠倒。

这也是为什么明明位置上是北极，但是地磁上却是南极，因为我们现在正处于更换磁极的过程中。

贝壳的纹路可以判定磁场的方向

在大约200年前，北极点在加拿大地区，现在已经转移到了西伯利亚地区，之后它将一路向南。

地磁南北极的周期调动，并不会影响地球的防御机制，它依旧会抵挡太阳风暴，只是看极光的位置会发生变化。

未来的某一天，当磁极南移到中国，我国就会是世界上最好的极光观测点。

当磁极来到了赤道，那么非洲草原的夜空不仅仅有繁星，还有极光。

美丽的极光

如果磁极按照78万年的周期进行变化那么不会引发灾难，人们最担心的是地磁突然发生南北对调，这才是最可怕的。

南北极突然对调，会引发人类通讯的混乱，候鸟的乱飞，以及大气层粒子的紊乱，这个变化来得太快，由不得大家适应。

因此，地磁的突然颠倒会引发严重的生物大灭绝，不过在所发掘的化石中，并没有发现磁极一瞬间互换的证据。

地球南北极对调，目前仅限于假设。

地磁极南移，以后北极会看不到极光

空间站调整

空间站的飞行高度，并不是一成不变的，它也会根据自身的情况进行调整。

要移动这么一个大家伙，想必要用很大的推力吧？事实恰好相反，推动空间站运动的推进器，它的力只有零点几牛顿，只够推一张纸。

因为宇宙是真空的，没有阻力，只需轻轻一个力物体就能运动，哪怕之后撤掉了这个力，物体都会一直保持之前的运动状态运动，牛顿说了，这叫惯性。

太空中的推进器

空间站不可能在400公里的高空一动不动，它会调整自己的位置，以便接受更好的信号，甚至会离开预定的轨道。

当然，离开预定轨道也是迫不得已，毕竟离地球最近的威胁不是范艾伦辐射带，而是人类自己制造的垃圾。

在太空中，有超过1亿块垃圾在和空间站一起飞，这拥挤程度都快赶上上班的地铁了，难免就会发生碰撞。

太空垃圾就是定时炸弹

可别小看了这些垃圾，它们的速度在一秒几公里的状态，轻轻一个撞，说不定就可以让空间站报废。

为了保护几十甚至几百亿的空间站，必须躲避这些垃圾。

有的时候情况紧急，空间站会使用额外的燃料启动躲避，成本非常贵，但是贵也要用。

国际空间站算过这个账，每年使用的额外燃料是10亿美元，但是空间本身就耗费了上百亿美元。

宇航员进行太空行走

这样算下来，花大价钱躲垃圾，比被垃圾撞要更划算。