Ioonivoolud ja looduslikud magnetnähtused
Kui laetud osakesed liiguvad gaasis välise magnetvälja juuresolekul, võivad nad vabalt kirjeldada olulist osa oma magnetroni trajektoorist. Iga trajektoor ei pruugi aga täielikult lõppeda. See võib puruneda liikuva osakese ja mis tahes gaasimolekuli vahelisel kokkupõrkel.
Sellised kokkupõrked moonutavad mõnikord ainult osakeste liikumissuunda, kandes need üle uutele trajektooridele; piisavalt tugevate kokkupõrgete korral on aga võimalik ka gaasimolekulide ionisatsioon. Ionisatsioonini viival kokkupõrkejärgsel perioodil on vaja arvestada kolme laetud osakese – algse liikuva osakese, gaasiiooni ja vabanenud elektroni – olemasolu. Ioniseeriva osakese enne kokkupõrget, gaasiiooni, vabanenud elektroni ja pärast kokkupõrget ioniseeriva osakese liikumist mõjutavad Lorentzi jõud.
Ioniseerivate ja ioniseeritud osakeste koosmõju magnetväljaga, kui need osakesed gaasis liiguvad, põhjustavad mitmesuguseid looduslikke magnetnähtusi – aurora, laulev leek, päikesetuul ja magnettormid.
Polaartuled
Virmalised on kuma taevas, mida vahel nähakse. Maa põhjapooluse piirkond. See nähtus ilmneb atmosfäärimolekulide deioniseerimise tulemusena pärast nende ioniseerimist päikesekiirgusega. Sarnast nähtust Maa lõunapoolkeral nimetatakse lõunatuledeks. Päike kiirgab suures koguses energiat mitmel erineval kujul. Üks neist vormidest on erinevat tüüpi kiired laetud osakesed, mis kiirgavad igas suunas. Maa poole liikuvad osakesed langevad geomagnetvälja.
Kõik maavälisest ruumist pärit laetud osakesed, mis langevad geomagnetvälja, liiguvad sõltumata esialgsest liikumissuunast välja jõujoontele vastavatele trajektooridele. Kuna kõik need jõujooned väljuvad Maa ühelt pooluselt ja sisenevad vastaspoolusele, siis satuvad liikuvad laetud osakesed Maa ühele või teisele poolusele.
Pooluste lähedal Maa atmosfääri sisenevad kiiresti laetud osakesed puutuvad kokku atmosfäärimolekulidega. Päikesekiirguse osakeste ja gaasimolekulide kokkupõrked võivad viia viimaste ioniseerumiseni ning mõnest molekulist löövad elektronid välja. Tulenevalt asjaolust, et ioniseeritud molekulidel on rohkem energiat kui deioniseeritud molekulidel, kipuvad elektronid ja gaasiioonid rekombineerima. Juhtudel, kui ioonid taasühendatakse varem kadunud elektronidega, eraldub elektromagnetiline energia. Mõistet "aurora" kasutatakse selle elektromagnetkiirguse nähtava osa kirjeldamiseks.
Geomagnetvälja olemasolu on üks soodsaid tegureid kõikidele eluvormidele, sest see väli toimib "katusena", mis kaitseb maakera keskosa pideva päikesest pärinevate kiirete osakeste pommitamise eest.
Laulev leek
Vahelduvasse magnetvälja asetatud leek võib tekitada helisid magnetvälja sagedusega. Leek koosneb kõrge temperatuuriga gaasilistest saadustest, mis tekivad teatud keemiliste reaktsioonide käigus. Kui kõrge temperatuuri mõjul eraldatakse orbiidi elektronid mõnest gaasimolekulist, tekib vabade elektronide ja positiivsete ioonide rikkalik segu.
Sel viisil genereerib leek nii elektrone kui ka positiivseid ioone, mis võivad olla kandjad elektrivoolu säilitamiseks. Samal ajal tekitab leek temperatuurigradiente, mis põhjustavad leegi moodustavate gaaside konvektiivseid voogusid.Kuna elektrilaengukandjad on gaaside lahutamatu osa, siis on ka konvektsioonivoolud elektrivoolud.
Need leegis esinevad konvektsiooniga elektrivoolud välise magnetvälja juuresolekul alluvad Lorentzi jõududele. Sõltuvalt voolu ja välja vastastikmõju iseloomust võib välise magnetvälja rakendamine leegi heledust kas vähendada või suurendada.
Vahelduva magnetväljaga interakteeruvate leegi gaaside rõhku moduleerivad konvektsioonivoogudele mõjuvad Lorentzi jõud. Kuna helivibratsioon tekib gaasirõhu modulatsiooni tulemusena, võib leek olla andur, mis muudab elektrienergia heliks.Leeki, millel on kirjeldatud omadused, nimetatakse laulvaks leegiks.
Magnetosfäär
Magnetosfäär on Maa keskkonna piirkond, kus magnetväli mängib domineerivat rolli. See väli on Maa enda magnetvälja ehk geomagnetvälja ja päikesekiirgusega seotud magnetväljade vektorsumma. Ülekuumenenud kehana, mis läbib tugevaid termilisi ja radioaktiivseid häireid, paiskab Päike välja suures koguses plasmat, mis koosneb ligikaudu pooltest elektronidest ja pooled prootonitest.
Kuigi plasma paiskub Päikese pinnalt igas suunas välja, oluline osa sellest Päikesest eemaldudes moodustab Päikese ruumilise liikumise mõjul enam-vähem ühes suunas suunatud jälje. Seda plasma migratsiooni nimetatakse päikesetuuleks.
Kuni päikesetuule moodustavad elektronid ja prootonid liiguvad koos, omades võrdset kontsentratsiooni, ei tekita nad magnetvälja. Kuid kõik erinevused nende triivimiskiiruses tekitavad elektrivoolu ja kontsentratsiooni erinevused tekitavad pinge, mis on võimeline tekitama elektrivoolu. Igal juhul tekitavad plasmavoolud vastavad magnetväljad.
Maa on päikesetuule teel. Kui selle osakesed ja nendega seotud magnetväli Maale lähenevad, interakteeruvad nad geomagnetväljaga. Interaktsiooni tulemusena muutuvad mõlemad väljad. Seega määrab geomagnetvälja kuju ja omadused osaliselt seda läbiv päikesetuul.
Päikese kiirgusaktiivsus on nii ajas kui ruumis äärmiselt muutlik — üle Päikese pinna.Kui päike pöörleb ümber oma telje, on päikesetuul muutuvas olekus. Tänu sellele, et ka Maa pöörleb ümber oma telje, muutub pidevalt ka päikesetuule ja geomagnetvälja vastastikmõju iseloom.
Nende muutuvate vastasmõjude olulisi ilminguid nimetatakse magnetosfääritormideks päikesetuules ja magnettormideks geomagnetväljas. Teised päikesetuuleosakeste ja magnetosfääri vastastikmõjuga seotud nähtused on eespool mainitud aurorad ja Maad ümbritsevas atmosfääris idast läände liikuv elektrivool.