Los cinturones de Van Allen, también conocidos como cinturones de radiación de Van Allen, son dos grandes toros de partículas cargadas alrededor del planeta, mantenidas en su lugar por el campo magnético de la Tierra. Los cinturones de Van Allen existen debido a «puntos ciegos» en el campo magnético de la Tierra causados por su compresión y estiramiento por el viento solar.
El campo magnético de la Tierra sirve como un espejo magnético, rebotando partículas cargadas hacia adelante y hacia atrás a lo largo de líneas de fuerza que se extienden entre los polos magnéticos norte y sur. Los cinturones de Van Allen están estrechamente asociados con la aurora boreal y la aurora austral, hermosas cortinas de partículas cargadas visibles en lugares de la superficie de la Tierra donde los cinturones de Van Allen se cruzan con la atmósfera superior. Los cinturones de Van Allen también son relevantes para satélites y estaciones espaciales en órbita, que tienen que evitar los cinturones debido al daño que causarían sus partículas cargadas.
A finales del siglo XIX y principios del XX, varios científicos, Carl Størmer, Kristian Birkeland y Nicholas Christofilos, especularon sobre la posibilidad de un cinturón de partículas cargadas alrededor de la Tierra, pero no fue hasta 19 cuando su existencia fue confirmada por algunos de los primeros satélites estadounidenses, Explorer 20 y Explorer 1958. Los proyectos fueron dirigidos por el Dr. James Van Allen de la Universidad de Iowa, que da nombre a los cinturones. Explorer 1, una sonda espacial de 3 kg (1 libras), fue lanzada para el Año Geofísico Internacional, y los datos científicos que devolvió sobre el espacio inmediatamente fuera de la atmósfera de la Tierra fueron invaluables. Los cinturones de Van Allen se descubrieron inicialmente cuando el equipo de detección de rayos cósmicos en los satélites se apagó temporalmente, abrumado por la radiación local.
Hay dos cinturones Van Allen distintos: el cinturón Van Allen interior y el cinturón Van Allen exterior. El cinturón interior de Van Allen, que se extiende de 0.1 a 1.5 radios terrestres desde la superficie, está formado por protones muy cargados, capaces de penetrar hasta un milímetro de plomo y dañar a los astronautas y al equipo espacial. El cinturón exterior de Van Allen, ubicado entre 3 y 10 radios terrestres desde la superficie, con su mayor intensidad entre 4 y 5 radios terrestres, está formado por electrones energéticos. La fuente de las partículas energéticas varía según el cinturón: los cinturones internos de Van Allen consisten en productos de desintegración de los impactos de los rayos cósmicos con la atmósfera superior, mientras que los cinturones de Van Allen externos se producen a partir de la afluencia de partículas cargadas de las tormentas geomagnéticas, que son ellas mismas producido por la influencia del Sol en los campos magnéticos de la Tierra.