Raio cósmico, uma partícula de alta velocidade - um núcleo atômico ou um elétron - que viaja pelo espaço. A maioria dessas partículas vem de fontes da Via Láctea e são conhecidas como raios cósmicos galácticos (GCRs). O restante dos raios cósmicos se origina do Sol ou, quase certamente, no caso das partículas com as energias mais altas, fora da Via Láctea.
Chegada à Terra
Partículas de raios cósmicos não são diretamente observadas na superfície da Terra. Isso ocorre porque os raios cósmicos "primários" - ou seja, as partículas que chegam à borda externa da atmosfera da Terra - colidem com os núcleos atmosféricos e dão origem a "secundários". Alguns secundários são fragmentos dos núcleos em colisão, incluindo nêutrons, e outros são partículas de vida curta criadas a partir da energia das colisões. Núcleos secundários logo têm suas próprias colisões. São os secundários (nêutrons e partículas de vida curta, como os múons) que são observados ao nível do mar. As primárias devem ser estudadas usando balões de alta altitude ou naves espaciais.
Entre os GCRs, as abundâncias relativas dos diferentes núcleos e elétrons variam com a energia. Acima de cerca de 1 GeV por núcleo (gigaelétron-volts, ou um bilhão de elétron-volts, por núcleo), as proporções são de cerca de 85% de prótons (núcleos de átomos de hidrogênio), com aproximadamente 13% consistindo de partículas alfa (núcleos de hélio). (Uma energia de 1 GeV corresponde a velocidades superiores a cerca de 87% da velocidade da luz.) Os 2% restantes são elétrons e núcleos de átomos mais pesados. Com energias de várias centenas de MeV por núcleo (megaelétrons-volts, ou um milhão de elétrons-volts, por núcleo), os números correspondentes são de cerca de 90, 9 e 1%.
A maioria dos GCRs detectados perto da Terra possui energias cinéticas superiores a cerca de 1 GeV por núcleo. O fluxo constante dessas primárias na camada superior da atmosfera é de cerca de 1.500 partículas por metro quadrado por segundo. O número de partículas cai rapidamente com o aumento da energia, mas partículas individuais com energias tão altas quanto várias vezes 10 20 eV foram detectadas. (Essa energia é comparável à de uma bola de beisebol lançada a 160 km [100 milhas] por hora.)
As trajetórias das primárias de raios cósmicos de menor energia são fortemente influenciadas pelo campo magnético da Terra. Consequentemente, em energias abaixo de cerca de 1 GeV por núcleo, em cada latitude geomagnética, há uma energia de corte abaixo da qual os GCRs primários não são detectados. O fluxo dessas partículas de baixa energia é influenciado pela atividade solar, e a quantidade de radiação cósmica que atinge a Terra é inversamente correlacionada com o número de manchas solares nos 11 anos do ciclo solar. Essa correlação inversa é chamada efeito Forbush e ocorre porque, na atividade solar máxima, campos magnéticos mais fortes são conduzidos ao espaço interplanetário pelo vento solar, e esses campos bloqueiam os raios cósmicos.
