در نیم کره ی شمالی معمولاً به هنگام شب در آسمان پرده ای نورانی دیده می شود. ضخامت این پرده ی خمیده که می تواند به ارتفاع چند صد کیلومتر و به طول چندین هزار کیلومتر برسد، بیش از یک کیلومتر نیست. این پدیده را می توان چنین توجیه کرد که ذره های باردار موجود در پرتوهای کیهانی که توسط میدان مغناطیسی زمین در کمربند وان آلن به دام افتاده اند، در قطب ها وارد جو زمین می شوند. نور شمالگان در اثر برخورد این ذره ها با اتم ها و مولکول های موجود در لایه ی بالایی جو زمین به وجود می آید. به عبارت دیگر میدان مغناطیسی زمین باعث انحراف ذرات بارداری می شود که به زمین می رسند و همچون سد محافظی زمین را از برخورد این ذرات محفوظ نگه می دارد.
کاوشگر I، ماهواره ی آمریکایی، در سال ١٩٥٨ میلادی مناطق وان آلن را کشف و از آن ها عکس برداری کرد.
علت پدیده: هرگاه سرعت ذره ی بارداری دارای مؤلفه ای موازی با میدان مغناطیسی باشد، ذره در یک مسیر مارپیچی به دور بردار میدان خواهد چرخید. شکل زیر نشان دهنده ی ذره بارداری است که در یک میدان نایکنواخت، حرکت مارپیچی انجام می دهد. در انتها که میدان قوی تر است ذره بازمی تابد و اگر ذره ای از هر دو انتها بازبتابد می گویند در یک بطری مغناطیسی گیر افتاده است.
الکترون ها و پروتون ها به همین ترتیب در میدان مغناطیسی زمین گیر می افتند. این ذره های گیر افتاده،
کمربندهای تابشی وان آلن ) Van Allen ( را تشکیل می دهند که در بالای جوّ زمین در بین قطب های شمال و جنوب مغناطیسی زمین حلقه زده اند. این ذره ها در عرض چند ثانیه از یک انتها به انتهای دیگر بطری مغناطیسی به پس و پیش می جهند.
وقتی شعله های بزرگ خورشیدی الکترون ها و پروتون های پر انرژی را به درون کمربندهای تابشی پرتاب می کنند در محل بازتاب الکترون ها، یک میدان الکتریکی به وجود می آید. این میدان مانع بازتاب الکترون ها می شود و الکترون ها را به پایین و به طرف جو می راند. الکترون ها در آن جا با اتم ها و مولکول های هوا برخورد می کنند و باعث گسیل نور از هوا می شوند. این نور «شفق قطبی » نام دارد که به صورت پرده ای درخشان از ارتفاع تقریبی ١٠٠ آویخته می شود. نور سبز از اتم های اکسیژن و نور صورتی از مولکول های نیتروژن گسیل می شود، اما این نورها آن قدر ضعیف اند که ما آن ها را تقریباً به رنگ سفید می بینیم.
در دهه ی ١٩٨٠ رسانه های گروهی از وقوع انفجارهای شدید در خورشید خبر دادند و متذکر شدند که در اثر این انفجارها تابش های زیان باری وارد جو زمین می شود که ذرات الکتریکی باردار آن برای همگان مضر خواهد بود.
در این گزارش ها از قطع ارتباطات رادیویی در سراسر جهان، از کار افتادن ماهواره ها و دستگاه های برق رسانی سخن می رفت. این نگرانی ها همه به حق بودند. پس از انفجارهای شدید خورشیدی، ابری از ذرات باردار پرانرژی با قدرت ١٧٠٠ بار بیش تر از روزهای معمولی به سوی سیاره ما وزیدن گرفت. در آن زمان دانشمندان از این بیم داشتند که اگر توفان حاصل از این ذرات پرانرژی به میدان مغناطیسی زمین برسند در میدان مغناطیسی، شدت جریان الکتریکی آن چنان زیاد خواهد بود که تقریباً تمامی فیوزهای دستگاه های الکتریکی از کار خواهند افتاد. به علت وجود میدان مغناطیسی در اطراف زمین، خوشبختانه این فاجعه عظیم رخ نداد و تنها برخی از بسامدهای رادیویی دچار اشکال پخش شدند و کار بعضی از ماهواره ها به صورت موقت و از روی احتیاط متوقف شد.
بنابراین میدان مغناطیسی در اطراف کره ی زمین، برای بقای موجودات روی زمین نقش حفاظت کننده نیز دارد. به تازگی کشف شده است که برخی از پرندگان کوچنده در سر خود جهت یاب های مغناطیسی دارند که با کمک آن ها و میدان مغناطیسی زمین، راه خود را می یابند. برای مشاهده ی این پدیده می توانیم از لوله های طیف نمای اکسیژن و نیتروژن استفاده کنیم. اگر از منبع تغذیه ی بالا برای طیف نمایی استفاده کنیم طیف هرکدام از این دو عنصر هنگامی که انرژی بالایی می گیرند قابل مشاهده است و حتی با گرفتن آهنربای نعلی شکل در مجاورت هر لوله می توانیم انحراف نور ایجاد شده از مسیر خودش را مشاهده کنیم.