宇宙线是来自外空的到达地球的最高能量的粒子辐射。
宇宙线由各种带电粒子、X射线、伽玛射线和中子等组成。
从粒子的来源分，有太阳宇宙线和银河宇宙线。前者产生于太阳耀斑，后者来自太阳以外的其他天体，包括银河系和河外星系。
银河宇宙线
银河宇宙线（GCRs）来源于太阳系以外的高能带电粒子，起源至今不清楚。
在地球大气层以外，未曾与大气发生核相互作用的宇宙线称为初级宇宙线。
初级银河宇宙线的成分与能谱：主要是质子（85%），其次是α粒子（12.5%），重核（1.5%）及电子（1%）。能谱很宽，从数十MeV到10^19 MeV的广大范围。
次级宇宙线-初级宇宙线与星际原子发生核相互作用产生的次级高能粒子。
太阳调制
当GCRs位于太阳系中时，须克服外流的太阳风。太阳风阻止和降低了入射的GCRs，减少其能量并防止最低能量的GCRs到达地球，该效应被称为太阳调制。
太阳宇宙线
成分：主要由质子组成，此外还有氦核（3-15%)，也有电荷z>2的重核存在，其中6
10MeV以下的太阳粒子称为磁暴粒子。
能量低于0.5GeV的太阳宇宙线称为非相对论事件；能量高于0.5GeV的称为相对论事件。
太阳宇宙线能在地面上观测到，故又称为地面宇宙线增强事件- GLE。
太阳宇宙线的时间过程
不同太阳宇宙线事件，从太阳传播到地球的时间是不相同的：相对论事件的传播一般小于1h，强度增加到最大值只需要3-20min；非相对论事件的传播从几十分钟到几十小时。
太阳宇宙线的加速过程
起源：重离子来自太阳的高色球层。
二步加速过程：
第一步：太阳耀斑加速区粒子得到加速，电子能量加速到100keV，离子能量加速到1MeV。
第二步：耀斑粒子在耀斑区的闭合磁环中得到加速。电子的能量从100keV进一步加速到几个MeV和几十个MeV，而离子的能量从1MeV进一步加速到几十个MeV甚至1GeV。一阶费米加速。
一步加速过程：
电子第一步由耀斑初始能量释放时的某种加速机制把电子加速到大约100keV，接着电子在闭合磁环中通过一阶费米机制作为二步加速达到相对论能量，而离子只在闭合磁环中直接加速到相对论能量。
脉冲耀斑情况下通过一步加速的可能性大；缓变耀斑情况下通过二步加速达到高能，第二步可能是通过CMEs或日冕激波加速。
地球物理效应
宇宙线的能量范围非常大，从1MeV到10^14 MeV，覆盖了14个量级。在高能加速器建立之前，宇宙线成为高能粒子的唯一来源。目前人造加速器可以把质子加速到10^6 MeV。最高能量的粒子实际是来自银河系外，即起源于银河外面的天文加速器。
宇宙线直接影响人类的活动。太阳宇宙线高能粒子是行星际和地球空间唯一强大的粒子瞬变源，银河宇宙线是行星际和地球近空唯一的高能粒子背景源。这些高能粒子环境对空间飞行体、仪器设备和宇航员安全构成直接威胁，是发展航天事业中必须研究的不可回避的重要问题。