La magnetosfera es la región del espacio que rodea a la Tierra donde el campo magnético dominante es el campo magnético de la Tierra, en lugar del campo magnético del espacio interplanetario. La magnetosfera se forma por la interacción del viento solar con el campo magnético de la Tierra. Esta figura ilustra la forma y el tamaño del campo magnético de la Tierra que cambia continuamente al ser azotado por el viento solar.
Hace varios miles de años que los chinos descubrieron que ciertos minerales magnéticos, llamados lodestones, se alineaban aproximadamente en la dirección norte-sur. Sin embargo, la razón de este efecto no se comprendió hasta 1600, cuando William Gilbert publicó De Magnete y demostró que nuestra Tierra se comportaba como un imán gigante y las piedras de carga se alineaban con el campo magnético terrestre.
Después de varios siglos más de investigación, ahora se sabe que el campo magnético de la Tierra es bastante complejo, pero todavía, en gran medida, puede ser visto como un dipolo, con polos norte y sur como un simple imán de barra. El eje magnético de la Tierra, el dipolo, está inclinado unos 11 grados respecto al eje de giro de la Tierra. Si el espacio fuera un vacío, el campo magnético de la Tierra se extendería hasta el infinito, haciéndose más débil con la distancia, pero en 1951, mientras estudiaba por qué las colas de los cometas siempre apuntan hacia fuera del sol, Ludwig Biermann descubrió que el sol emite lo que ahora llamamos viento solar. Este flujo continuo de plasma, compuesto principalmente por electrones y protones, con un campo magnético incrustado, interactúa con la Tierra y otros objetos del sistema solar.
La presión del viento solar sobre el campo magnético de la Tierra comprime el campo en el lado diurno de la Tierra y estira el campo en una larga cola en el lado nocturno. La forma del campo distorsionado resultante se ha comparado con el aspecto del agua que fluye alrededor de una roca en un arroyo. En el lado diurno de la Tierra, en lugar de extenderse hasta el infinito, el campo magnético se limita a unos 10 radios terrestres desde el centro de la Tierra y en el lado nocturno, el campo se extiende hasta cientos de radios terrestres, mucho más allá de la órbita de la Luna a 60 radios terrestres.
El límite entre el viento solar y el campo magnético de la Tierra se llama magnetopausa. Este límite está en constante movimiento, ya que la Tierra es azotada por el siempre cambiante viento solar. Aunque la magnetopausa nos protege hasta cierto punto del viento solar, dista mucho de ser impenetrable, y la energía, la masa y el momento se transfieren del viento solar a las regiones del interior de la magnetosfera terrestre. La interacción entre el viento solar y el campo magnético de la Tierra, así como la influencia de la atmósfera y la ionosfera subyacentes, crean varias regiones de campos, plasmas y corrientes dentro de la magnetosfera, como la plasmasfera, la corriente anular y los cinturones de radiación. La consecuencia es que las condiciones dentro de la magnetosfera son muy dinámicas y crean lo que llamamos «clima espacial» que puede afectar a los sistemas tecnológicos y a las actividades humanas. Por ejemplo, los cinturones de radiación pueden repercutir en el funcionamiento de los satélites, y las partículas y corrientes de la magnetosfera pueden calentar la atmósfera superior y provocar un arrastre de los satélites que puede afectar a las órbitas de los satélites que orbitan la Tierra a baja altura. Las influencias de la magnetosfera en la ionosfera también pueden afectar a los sistemas de comunicación y navegación. Todos estos efectos se discuten en otra parte con más detalle.