研究发现，大多数 的宇宙射线是单纯的质子(氢原子核)，少量是氦原子核(α粒子)，还有极少量是电离状态的重元素和其他亚原子粒子，如正电子、μ介子和π介子，还有一些是γ射线和超高能中微子。在宇宙空间中，宇宙射线的密度和能量值都非常高，如果没有防护，对航行在行星际空间的太空船上的的宇航员会造成非常严重的安全威胁。但在地球上，宇宙射线的威胁就小得多了，因为，有一层厚厚的大气层在保护着我们。
不同的粒子，有不同的穿透力。
α粒子只需要一张薄薄的纸就可以阻挡，所以在地面上，没有α粒子了。质子的穿透力随它携带的能量不同而不同。而高能质子则有很强的穿透性，例如10MeV质子需要0.06厘米铝来实现完全防护，100MeV则需要3.7厘米厚铝，1000MeV则需要150厘米厚的铝。但有大气层的防护，高能质子也到不了地面。重元素粒子和其他亚原子也在高空就与大气分子碰撞后衰变为其他粒子，同时损失能量，即使能到达地面，也对人体无害了。至于中微子，基本不会受到阻挡，会穿越人体甚至地球，而且不会损失能量。也正是如此，再多的中微子，也对人体无害。
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