Le fasce di Van Allen, note anche come fasce di radiazione di Van Allen, sono due grandi toroidi di particelle cariche intorno al pianeta, tenuti in posizione dal campo magnetico terrestre. Le fasce di Van Allen esistono a causa di “punti ciechi” nel campo magnetico terrestre causati dalla sua compressione e allungamento dal vento solare.
Il campo magnetico terrestre funge da specchio magnetico, facendo rimbalzare le particelle cariche avanti e indietro lungo le linee di forza che si estendono tra i poli magnetici nord e sud. Le fasce di Van Allen sono strettamente associate all’aurora boreale e all’aurora australe, bellissime cortine di particelle cariche visibili nei punti della superficie terrestre dove le fasce di Van Allen si intersecano con l’alta atmosfera. Le cinture di Van Allen sono rilevanti anche per i satelliti e le stazioni spaziali orbitanti, che devono evitare le cinture a causa dei danni che provocherebbero le loro particelle cariche.
Tra la fine del XIX secolo e l’inizio del XX secolo, diversi scienziati – Carl Størmer, Kristian Birkeland e Nicholas Christofilos – ipotizzarono la possibilità di una cintura di particelle cariche che circondasse la Terra, ma fu solo nel 19 quando la sua esistenza fu confermata da alcuni dei primi satelliti americani, Explorer 20 ed Explorer 1958. I progetti sono stati guidati dal Dr. James Van Allen dell’Università dell’Iowa, da cui le cinture hanno preso il nome. L’Explorer 1, una sonda spaziale di 3 kg (1 libbre), è stata lanciata per l’Anno geofisico internazionale e i dati scientifici che ha restituito sullo spazio immediatamente al di fuori dell’atmosfera terrestre sono stati inestimabili. Le cinture di Van Allen sono state inizialmente scoperte quando l’apparecchiatura di rilevamento dei raggi cosmici sui satelliti è temporaneamente morta, sopraffatta dalla radiazione locale.
Ci sono due distinte cinture Van Allen: la cintura Van Allen interna e la cintura Van Allen esterna. La fascia interna di Van Allen, che si estende da 0.1 a 1.5 raggi terrestri dalla superficie, è costituita da protoni altamente carichi, in grado di penetrare fino a un millimetro di piombo e danneggiare gli astronauti e le apparecchiature spaziali. La fascia esterna di Van Allen, situata tra 3 e 10 raggi terrestri dalla superficie, con la sua massima intensità tra 4 e 5 raggi terrestri, è costituita da elettroni energetici. La fonte delle particelle energetiche varia a seconda della fascia: le fasce interne di Van Allen sono costituite da prodotti di decadimento degli impatti dei raggi cosmici con l’atmosfera superiore, mentre le fasce esterne di Van Allen sono prodotte da flussi di particelle cariche provenienti da tempeste geomagnetiche, che sono esse stesse prodotto dall’influenza del Sole sui campi magnetici della Terra.