De omgeving van het aardmagnetisch veld is zelden rustig, nu en dan heeft het te maken met magnetische stormen, een verstoring in het magnetische veld die overal ter wereld kan geobserveerd worden en kan meerdere dagen aanhouden. De storm wordt vergezeld van de befaamde Aurora Borealis, die af en toe zich verder uitstrekt dan de zone waar poollicht zich haast altijd voordoet.
Een meer voorkomend type van verstoringen, en wellicht de meest fundamentele, is de magnetische substorm (de relatie met magnetische stormen wordt verder in het artikel uitgelegd). Vele eigenschappen van de substormen moeten nog verklaard worden maar algemeen wordt aangenomen dat het de hevige vrijlating van magnetische energie, opgehoopt in de staart van de magnetosfeer.
Substormen worden meestal veel later herkent dan magnetische stormen, aangezien hun effecten geobserveerd worden op de grond in de poollichtzone. Bij grote poollichtstormen ziet men dat er periodes zijn waarin de intensiteit erg hoog is met een interval van enkele uren. De Noorse wetenschapper Kristian Birkeland toonde aan in 1900 dat die periodes met grote intensiteit ook magnetische storingen gaf op de grond. Na analyze met een netwerk van 4 stations kon hij concluderen dat deze kwamen van een grote electrische stroom langsheen de bogen van het poollicht. Birkeland, een Noorse wetenschapper, zag deze als een nieuw fenomeen en heeft dit "elementaire polaire magnetische storm" genoemd, die meestal slechts een half uur duren.
In 1964 gaf Akasofu het de naam "magnetische substormen", een term die geïntroduceerd werd door zijn mentor Sidney Chapman, die deze zag als fases van magnetische stormen. Akasofy noteerde dat deze meestal voordeden onafhankelijk van de storme zelf en dat ze een bepaal patroon volgden, de aurora verhelderd, de bogen bewegen sneller en spreiden zich uit over de gehele hemel (vooral richting de polen), dan breekten ze uit elkaar en kwijnden ze weg. De magnetische storing die ermee geassocieerd is kan groot zijn, misschien 3 tot 10 maal dan dat van magnetische stormen, maar het druppelde snel naar beneden, buiten de poollichtgordel wat aangaf dat ze geproduceerd werden door nabije electrische stromen zoals Birkland ook concludeerde.
Satellieten in de ruimte zien veel meer diepgaande veranderingen dan de waarnemer op de grond. Het aantal deeltjes die waargenomen worden aan de nachtzijde, in synchrone baan en in de staart, kan de 100 overschrijden en zelfs meer, of anders verdwijnen de deeltjes allemaal dat een drastische herformatie kan aantonen van de magnetische veldlijnen. Afbeeldingen van de satelliet tonen een band van actieve en helder poollicht over de nachtzijde van de poolkap, lager gelegen satellieten die deze band doorkruisen ondervinden een intense vloed van electronen, en satellieten in dit plasmaveld detecteren een snelle en abrupte ionenvloed.
Dit alles doet vermoeden dat de substormen de ionen en electronen aandrijven naar meer energie, en hierdoor heeft dit veel meer aandacht dan andere magnetosferische fenomenen. Wetenschappers geloven dat zoals een zonnevlam op de zon, de substormen een plotselinge omschakeling van magnetische energie maken naar deeltjesenergie, en werd ooit de naam "auroral flare" voorgesteld. Velen geloven ook dat het samenhangt met de magnetische herverbinding, een proces die zich voordoet bij zonnevlammen maar later toegepast op de magnetopauze. Veel is nog onzeker en veel in delen aangezien leeste data over substormen in de ruimte komen van een geïsoleerde satelliet die niet het volledige patroon kan zien, en zelfs nu bestaan er nog veel andere theorieën over de substormen.
