Le Fasce di Van Allen sono una componente importante della magnetosfera terrestre, quella regione dello spazio in cui il moto delle particelle cariche del vento solare e della radiazione cosmica non troppo energetica viene condizionato dal campo magnetico terrestre.
Le fasce sono formate da particelle cariche, per lo più di origine cosmica e solare, intrappolate nel campo magnetico: sono state scoperte all'inizio dell'era spaziale, nel 1958, con i rivelatori di particelle posti a bordo dei satelliti "Explorer 1 e 2" da James Van Allen, da cui hanno preso il nome.

Le particelle cariche delle fasce (una interna e l'altra più esterna) sono elettroni e protoni con energie cinetiche cha vanno dal Kev ai GeV. La distribuzione spaziale delle particelle e' molto complessa e variabile nel tempo (specie per la fascia esterna). Le particelle si muovono lungo le linee di forza del campo magnetico terrestre seguendo traiettorie a spirale e oscillando in latitudine tra i punti coniugati di riflessione negli emisferi boreale e australe. C'e' anche un moto delle cariche in longitudine che forma una corrente di tipo anulare attorno alla Terra.

La vita media delle particelle nella fascia interna e' di circa 10 anni, le particelle vengono poi perse per cattura atmosferica. Nella fascia esterna invece, soggetta a forti perturbazioni a causa dei brillamenti solari, la vita media non ha un valore ben definito.
Addirittura, recentemente la NASA ha individuato l'esistenza di una terza fascia, poi scomparsa, formatasi durante un periodo caratterizzato da un'elevata attività solare.

La cintura magnetica interna, scoperta dagli Explorer 1 e 2, deve la sua esistenza alla straordinaria stabilità delle orbite attorno alla Terra. Essa è un prodotto della radiazione cosmica che da sola ha un'intensità piuttosto bassa: l'ammontare dell'energia ricevuta dalla Terra dai raggi cosmici è comparabile a quella che riceve dalla luce stellare. Solo l'accumularsi delle particelle nel corso degli anni rende la fascia magnetica interna tanto intensa.

Schematizzazione della traiettoria delle particelle cosmiche
I raggi cosmici sono composti da veloci cariche positive, che bombardano la Terra da ogni direzione. Sebbene il loro numero sia piccolo, l'energia di ogni particella è alta, cosicché quando questi ioni urtano i nuclei dei gas dell'atmosfera, i frammenti vanno rimbalzando verso differenti direzioni. Molti frammenti vengono assorbiti dall'atmosfera o dal suolo, ma alcuni vengono espulsi nuovamente nello spazio.

Se essi sono elettricamente carichi, ad esempio elettroni o ioni, essi vengono quasi sempre catturati dal campo magnetico terrestre. Nessuno di questi, comunque, dura molto a lungo.

Alcuni dei frammenti sono neutroni, particelle simili ai protoni ma non caricate elettricamente. Per questo, i neutroni non subiscono l'influenza del campo magnetico terrestre e muovendosi troppo velocemente perché la gravità possa trattenerli, essi solitamente sfuggono nello spazio.

Il neutrone è comunque radioattivo: nel giro di circa 10 minuti esso si divide in un protone, che assume la maggior parte dell'energia, un elettrone ed un neutrino, privo di massa. Dieci minuti però sono molti per una particella veloce, abbastanza per arrivare a metà strada per Marte. Comunque il tempo di decadimento è stato calcolato statisticamente e, se i 10 minuti rappresentano la media, un basso numero di neutroni decade presto, quando ancora essi si trovano all'interno del campo magnetico terrestre. In questo modo i protoni che derivano dai neutroni spesso possono rimanere intrappolati in orbite fisse per tempi piuttosto lunghi.