أحزمة فان ألين هي جسيمات مشحونة مغناطيسيا تحيط بالأرض علي مساحات عملاقة علي شكل كعكة و تم إكتشافها لأول مرة عام 1958 علي يد عالم الفيزياء الأمريكي جيمس فان ألين من خلال إكسبلورر 1 أول قمر صناعي أمريكي تم إطلاقه و ذلك بعد وضع عداد جايجر لقياس الأشعة علي متنه و أثبتت تجارب المتابعة بثلاث بعثات أخرى في نفس العام علي وجود حزامين من الإشعاع يدوران حول كوكب الأرض و هو ما مثل مخاوف من صعوبة إرسال رواد إلي الفضاء الخارجي و بينما إستمرت الملاحظات لعقود من الزمن أصبحت معرفتنا بالأحزمة أكثر دراية بعد إطلاق مجسات أحزمة فان ألين عام 2012 التي إكتشفت أن الأحزمة كانت أكثر تعقيدًا عما كان متصورًا بعد معرفتنا أن شكل الأحزمة يعتمد على نوع الجسيمات التي تتم دراستها كما أكتشف وجود إشعاعات أقل عما كان متصورًا في أجزاء معينة منها مما يعني أن المركبات الفضائية و البشر لن يحتاجوا إلى قدر كبير من الحماية من الإشعاع حال سفرهم بتلك المنطقة .
و تكون أحزمة فان ألين أكثر كثافة فوق خط الاستواء و تغيب فعليًا فوق القطبين و لا توجد فجوة حقيقية بين المنطقتين الداخلية و الخارجية فهي في الواقع تندمج تدريجيًا و تتمركز المنطقة الداخلية على إرتفاع حوالي 3000 كيلومتر فوق سطح الأرض بينما تتمركز المنطقة الخارجية ذات الكثافة القصوي علي إرتفاع يتراوح ما بين 15000 إلي 20000 كيلومتر علي الرغم من أن بعض التقديرات تضعها علي مسافة أعلي بكثير من السطح بمقدار ستة أنصاف أقطار الأرض أي ما يعادل 38000 كيلومتر .
و تتكون أحزمة فان ألين الداخلية إلي حد كبير من بروتونات نشطة للغاية بطاقة تتجاوز 30 مليون إلكترون فولت و تبلغ ذروة كثافة هذه البروتونات إلي حوالي 20000 جسيم في الثانية و تعبر مساحة كروية تبلغ سم مربع واحد في جميع الإتجاهات و يعتقد أن بروتونات الحزام الداخلي تنشأ من إضمحلال النيوترونات الناتجة عندما تصطدم الأشعة الكونية عالية الطاقة القادمة من خارج المجموعة الشمسية بذرات و جزيئات الغلاف الجوي للأرض حيث يتم طرد بعض النيوترونات من الغلاف و أثناء إنتقالها عبر منطقة الحزام تتحلل نسبة صغيرة منها إلى بروتونات و إلكترونات و تتحرك هذه الجسيمات في مسارات حلزونية على طول خطوط قوة المجال المغناطيسي للأرض و عندما تقترب من أي من القطبين المغناطيسيين فإن الزيادة في قوة المجال تؤدي إلي إنعكاسها و يسبب هذا ما يسمى بتأثير المرآة المغناطيسية حيث ترتد الجزيئات ذهابًا و إيابًا بين القطبين المغناطيسيين و مع مرور الوقت تصطدم بالذرات الموجودة في الغلاف الجوي الرقيق مما يؤدي إلي إزالتها من الحزام .
أما أحزمة فان ألين الخارجية فتحتوي على جسيمات مشحونة ذات أصل جوي و شمسي حيث تتكون الأخيرة إلي حد كبير من أيونات الهيليوم القادمة من الرياح الشمسية (تيار ثابت من الجسيمات المنبعثة من الشمس) و في تلك الأحزمة تكون بروتونات الحزام الخارجي ذات طاقات أقل بكثير من طاقات الحزام الداخلي كما أن تدفقاتها أعلي بكثير لذلك تعتبر الجسيمات الأكثر نشاطًا في الحزام الخارجي هي الإلكترونات التي تصل طاقتها إلى عدة مئات الملايين من الإلكترون فولت و تشير بعض الدراسات إلى أن النشاط الشمسي المكثف مثل طرد الكتلة الإكليلية قد يؤدي في بعض الأحيان إلى تقليص المنطقة الخارجية و إنتاج منطقة عابرة ثالثة من الجسيمات المشحونة بين المناطق الخارجية و الداخلية كما يسبب النشاط الشمسي المكثف أيضًا إضطرابات في أحزمة فان ألين و التي ترتبط بدورها بظواهر مثل الشفق القطبي و العواصف المغناطيسية .
و نظرا لإحتواء أحزمة فان ألين علي جسيمات مشعة قد تسبب أضرار علي الإنسان فقد سبب ذلك العديد من المخاوف من عدم إمكانية إستكشاف الفضاء عن طريق البشر إلا أنه تم التغلب علي ذلك من خلال إتخاذ عدد من الإجرائات الإحترازية و التي تتمثل في ضرورة الطيران عبر هذه المنطقة بسرعة للحد من تعرض الرواد للإشعاع و بجانب البشر تحتاج الأجهزة الإلكترونية الحساسة الموجودة علي الأقمار الصناعية و المركبات الفضائية التي تسافر عبر أحزمة فان ألين أيضًا إلي الحماية الكافية من الإشعاع أثناء وجودها في تلك المناطق كما أنه عندما تم الإنتهاء من إنشاء محطة الفضاء الدولية عام 2011 تم جعل مدارها الأرضي المنخفض أكثر أمانًا لرواد الفضاء أثناء تواجدهم أو سفرهم من و إلي المحطة حيث تتواجد علي إرتفاع 400 كيلومتر و هي مسافة أمنة للغاية لتلافي أضرار أحزمة فان ألين .
