Magnetosfera to region wokół planety zdominowany przez jej pole magnetyczne. Inne planety w naszym Układzie Słonecznym mają magnetosfery, ale Ziemia ma najsilniejszą ze wszystkich planet skalistych: Magnetosfera Ziemi jest rozległym, kometowatym pęcherzykiem, który odegrał kluczową rolę w możliwości zamieszkania naszej planety. Życie na Ziemi początkowo rozwinęło się i nadal jest podtrzymywane pod ochroną tego magnetycznego środowiska. Magnetosfera osłania naszą ojczystą planetę przed promieniowaniem słonecznym i cząstkami kosmicznymi, jak również przed erozją atmosfery przez wiatr słoneczny – stały przepływ naładowanych cząstek spływających ze Słońca.
Ziemska magnetosfera jest częścią dynamicznego, połączonego systemu, który reaguje na warunki słoneczne, planetarne i międzygwiezdne. Jest ona generowana przez ruch konwekcyjny naładowanego, stopionego żelaza, daleko pod powierzchnią w zewnętrznym jądrze Ziemi. Ciągłe bombardowanie przez wiatr słoneczny ściska skierowaną ku Słońcu stronę naszego pola magnetycznego. Strona skierowana ku Słońcu, lub strona dzienna, rozciąga się na odległość około 6 do 10 razy większą niż promień Ziemi. Strona magnetosfery zwrócona w stronę Słońca – strona nocna – rozciąga się w ogromny ogon magnetyczny, który zmienia swoją długość i może mierzyć setki promieni Ziemi, daleko poza orbitę Księżyca przy 60 promieniach Ziemi.
Heliofizyka NASA bada magnetosferę, aby lepiej zrozumieć jej rolę w naszym środowisku kosmicznym. Takie badania pomagają odkryć fundamentalną fizykę przestrzeni kosmicznej, która jest zdominowana przez złożone oddziaływania elektromagnetyczne, niepodobne do tych, których doświadczamy na co dzień na Ziemi. Badając to środowisko kosmiczne blisko domu, możemy lepiej zrozumieć naturę przestrzeni w całym wszechświecie. Ponadto, pogoda kosmiczna w magnetosferze – gdzie przebywa wiele z naszych statków kosmicznych – może czasami mieć negatywny wpływ na technologie kosmiczne, jak również systemy komunikacji. Lepsze zrozumienie nauki o magnetosferze pomaga poprawić nasze modele pogody kosmicznej.
Badania magnetosfery prowadzone przez NASA obejmują badania nad: zrozumieniem natury zjawisk elektromagnetycznych w przestrzeni bliskiej Ziemi; jak przestrzeń bliska Ziemi reaguje na bodźce zewnętrzne i wewnętrzne; jak sprzężona środkowa i górna atmosfera reagują na czynniki zewnętrzne; oraz jak różne regiony magnetosfery i górnej atmosfery oddziałują ze sobą.
Misje heliofizyczne NASA przyczyniające się do badań magnetosfery to: Balloon Array for Radiation-belt Relativistic Electron Losses; Geotail; misja Magnetospheric Multiscale, Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms; Two Wide-Angle Imaging Neutral-Atom Spectrometers; oraz sondy Van Allena. Dodatkowo, instrumenty na innych misjach NASA — na przykład Juno, która obserwuje Jowisza — obserwują magnetosferę innych planet.