Космические лучи представляют собой поток ядерных частиц, приходящих на земную поверхность из различных областей мирового пространства. Первичное космическое излучение состоит из протонов, альфа-частиц, ядер атомов лития, углерода, азота, кислорода. При падении космических частиц на поверхность Земли они взаимодействуют с атомами и молекулами атмосферы. Возникает вторичное космическое излучение. При этом происходят электронно-фотонные и электронно-ядерные процессы взаимодействия. При электронно-фотонном процессе заряженные частицы, взаимодействуя с полем ядра атома, порождают фотоны, которые образуют пары электронов и позитронов. Эти частицы в свою очередь вызывают возникновение новых фотонов. Электронно-ядерный процесс обусловлен взаимодействием первичных космических частиц с ядрами атомов воздушной среды. При этом одновременно возникает ряд новых частиц – протоны, нейтроны и мезоны трех типов: отрицательно заряженные, несущие положительный заряд и не имеющие заряда. Радионуклиды под воздействием космического излучения появляются благодаря вторичному космическому излучению, имеющему в своем составе нейтроны различных энергий. Большая часть нейтронов, взаимодействуя с ядрами азота воздуха, дает начало радиоактивному углероду. Другим радиоактивным изотопом, возникающим под воздействием космического излучения, является тритий.
