De magnetosfeer is het gebied van de ruimte rond de aarde waar het overheersende magnetische veld het magnetische veld van de aarde is, en niet het magnetische veld van de interplanetaire ruimte. De magnetosfeer wordt gevormd door de wisselwerking van de zonnewind met het magnetisch veld van de Aarde. Deze figuur illustreert de vorm en de grootte van het magnetisch veld van de Aarde dat voortdurend verandert naarmate het door de zonnewind wordt geteisterd.
Het is al enkele duizenden jaren geleden dat de Chinezen ontdekten dat bepaalde magnetische mineralen, lodestones genaamd, zich ruwweg in de noord-zuid richting zouden richten. De reden voor dit effect werd echter pas in 1600 begrepen, toen William Gilbert De Magnete publiceerde en aantoonde dat onze aarde zich als een reusachtige magneet gedroeg en dat de lodestones zich met het magnetische veld van de aarde uitlijnden.
Na nog enkele eeuwen van onderzoek is nu bekend dat het magnetisch veld van de Aarde vrij complex is, maar toch voor een groot deel kan worden gezien als een dipool, met noord- en zuidpolen als een eenvoudige staafmagneet. De magnetische as van de aarde, de dipool, staat onder een hoek van ongeveer 11 graden ten opzichte van de draaias van de aarde. Als de ruimte vacuüm was, zou het aardmagnetisch veld zich tot oneindig uitstrekken en met de afstand zwakker worden, maar in 1951, toen hij bestudeerde waarom komeetstaarten altijd van de zon weg wijzen, ontdekte Ludwig Biermann dat de zon uitstraalt wat wij nu de zonnewind noemen. Deze continue stroom plasma, bestaande uit voornamelijk elektronen en protonen, met een ingebed magnetisch veld, staat in wisselwerking met de aarde en andere objecten in het zonnestelsel.
Door de druk van de zonnewind op het magnetische veld van de aarde wordt het veld aan de dagzijde van de aarde samengedrukt en aan de nachtzijde uitgerekt tot een lange staart. De vorm van het resulterende vervormde veld is vergeleken met het uiterlijk van water dat rond een rots in een beek stroomt. Aan de dagzijde van de aarde strekt het magnetische veld zich niet uit tot in het oneindige, maar tot binnen ongeveer 10 aardstralen van het middelpunt van de aarde, terwijl het zich aan de nachtzijde tot honderden aardstralen uitstrekt, tot ver voorbij de maanbaan op 60 aardstralen.
De grens tussen de zonnewind en het magnetische veld van de aarde wordt de magnetopauze genoemd. De grens is voortdurend in beweging als de Aarde wordt geteisterd door de steeds veranderende zonnewind. Hoewel de magnetopauze ons tot op zekere hoogte tegen de zonnewind beschermt, is zij verre van ondoordringbaar, en energie, massa en momentum worden van de zonnewind naar gebieden binnen de magnetosfeer van de aarde overgebracht. De wisselwerking tussen de zonnewind en het magnetisch veld van de aarde, en de invloed van de onderliggende atmosfeer en ionosfeer, creëert verschillende regio’s van velden, plasma’s en stromingen binnen de magnetosfeer, zoals de plasmasfeer, de ringstroom en stralingsgordels. Het gevolg is dat de omstandigheden binnen de magnetosfeer zeer dynamisch zijn en wat wij “ruimteweer” noemen creëren, dat van invloed kan zijn op technologische systemen en menselijke activiteiten. De stralingsgordels kunnen bijvoorbeeld gevolgen hebben voor de werking van satellieten, en deeltjes en stromingen uit de magnetosfeer kunnen de bovenste atmosfeer verwarmen en resulteren in luchtweerstand voor satellieten, waardoor de banen van satellieten in een lage baan om de aarde kunnen worden beïnvloed. Invloeden van de magnetosfeer op de ionosfeer kunnen ook van invloed zijn op communicatie- en navigatiesystemen. Al deze effecten worden elders in meer detail besproken.