Eine Magnetosphäre ist die Region um einen Planeten, die durch das Magnetfeld des Planeten dominiert wird. Andere Planeten in unserem Sonnensystem haben Magnetosphären, aber die Erde hat die stärkste von allen Gesteinsplaneten: Die Magnetosphäre der Erde ist eine riesige, kometenförmige Blase, die eine entscheidende Rolle für die Bewohnbarkeit unseres Planeten gespielt hat. Das Leben auf der Erde entwickelte sich zunächst im Schutz dieser magnetischen Umgebung und wird auch heute noch aufrechterhalten. Die Magnetosphäre schützt unseren Heimatplaneten vor der Strahlung solarer und kosmischer Teilchen sowie vor der Erosion der Atmosphäre durch den Sonnenwind – den ständigen Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ausgeht.
Die Magnetosphäre der Erde ist Teil eines dynamischen, vernetzten Systems, das auf solare, planetarische und interstellare Bedingungen reagiert. Sie entsteht durch die Konvektionsbewegung von geladenem, geschmolzenem Eisen, weit unter der Oberfläche im äußeren Erdkern. Der ständige Beschuss durch den Sonnenwind komprimiert die der Sonne zugewandte Seite unseres Magnetfelds. Die der Sonne zugewandte Seite, auch Tagseite genannt, erstreckt sich über eine Strecke, die etwa dem sechs- bis zehnfachen Erdradius entspricht. Die sonnenabgewandte Seite der Magnetosphäre – die Nachtseite – dehnt sich zu einem riesigen Magnetschweif aus, der in seiner Länge schwankt und Hunderte von Erdradien messen kann, weit über die Mondumlaufbahn mit 60 Erdradien hinaus.
Die Heliophysik der NASA untersucht die Magnetosphäre, um ihre Rolle in unserer Weltraumumgebung besser zu verstehen. Diese Forschung trägt dazu bei, die physikalischen Grundlagen des Weltraums zu entschlüsseln, der von komplexen elektromagnetischen Wechselwirkungen beherrscht wird, wie wir sie auf der Erde tagtäglich erleben. Durch die Untersuchung dieser Weltraumumgebung in der Nähe unserer Heimat können wir die Natur des Weltraums im gesamten Universum besser verstehen. Darüber hinaus kann das Weltraumwetter in der Magnetosphäre – in der sich viele unserer Raumfahrzeuge befinden – manchmal negative Auswirkungen auf die Weltraumtechnologie und die Kommunikationssysteme haben. Ein besseres Verständnis der Wissenschaft der Magnetosphäre hilft, unsere Weltraumwettermodelle zu verbessern.
Die Studien der NASA zur Magnetosphäre umfassen Forschungen zum Verständnis der Natur der elektromagnetischen Phänomene im erdnahen Weltraum; wie der erdnahe Weltraum auf äußere und innere Reize reagiert; wie die gekoppelte mittlere und obere Atmosphäre auf äußere Faktoren reagieren; und wie die verschiedenen Regionen der Magnetosphäre und der oberen Atmosphäre miteinander interagieren.
Die Heliophysik-Missionen der NASA, die zur Magnetosphärenforschung beitragen, sind: Balloon Array for Radiation-belt Relativistic Electron Losses; Geotail; die Magnetospheric Multiscale Mission, Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms; Two Wide-Angle Imaging Neutral-Atom Spectrometers; and the Van Allen Probes. Darüber hinaus beobachten Instrumente auf anderen NASA-Missionen – zum Beispiel Juno, das den Jupiter beobachtet – die Magnetosphäre anderer Planeten.