Kosmiska strålar är små partiklar, mestadels protoner, som slår in i jordens atmosfär på olika nivåer av energi. Miljarder kosmiska strålar slår in i jorden varje sekund, de flesta med ganska låg energi. Men då och då påverkar kosmiska strålar med extrema energinivåer jorden. Den mest kraftfulla hittills registrerade var en enskild proton med en energi på 50 J, ungefär motsvarande en basebollplan. Forskare har svårt att förklara hur några av de mest energiska strålarna fick sin energi.
Även om de kallas ”kosmiska strålar”, bör det noteras att kosmiska strålar är punktliknande partiklar, inte strålar. Förutom protoner, som utgör 90 % av all kosmisk strålning, finns det även heliumkärnor, även kända som alfapartiklar, som utgör ytterligare 9 %, och elektroner som utgör de återstående 1 %.
Yttre rymden är fylld med ett bad av snabbrörliga partiklar, känt som det kosmiska strålflödet. Kosmisk strålning kallas joniserande strålning eftersom de har en tendens att påverka molekyler med en sådan kraft att de slår bort elektronerna från deras ingående atomer och skapar destruktiva joner. En bit biomaterial som lämnats oskyddad tillräckligt länge i den kosmiska miljön skulle förvandlas till schweizerost. Detta är en av de största utmaningarna för mänsklig rymdkolonisering, och alla rymdkolonidesigner har massiv avskärmning för att stöta bort kosmiska strålar.
Kosmiska strålar får sin puls från kosmiska objekt och händelser med hög energi, som neutronstjärnor, supernovor och svarta hål. De flesta kosmiska strålar härstammar från vår egen galax, där de rapas ut av supernovor, eller skickas ut som en slangbella från den branta gravitationsbrunnen i ett svart hål. I själva verket är närvaron av vissa kraftnivåer av kosmisk strålning ett bevis på att svarta hål verkligen existerar.
En av de högsta nivåerna av jordens atmosfär är känd som jonosfären, eftersom den ständigt joniseras av inkommande kosmiska strålar, tillsammans med solstrålning. Termosfären, som är en delmängd av jonosfären, upplever uppvärmning på upp till tusentals grader på grund av joniserande strålning, men eftersom partikeltätheten här är relativt låg skulle det inte kännas så varmt om du skulle besöka där.
De mest energiska kosmiska strålarna kommer från superhögenergihändelser utanför vår galax och ger ett sällsynt fönster in i hur det vidare universum fungerar. Fysiker bygger anläggningar för flera miljoner dollar för att studera det kosmiska strålflödet i detalj.