Jednou z významných složek přírodního radiačního pozadí je kosmické záření. Má vliv na celou populaci, ale zvláště významně se podílí na ozáření osob v letadlech a kosmických lodích.

Kosmické záření je tvořeno převážně atomovými jádry prvků od protonů až po železo; těžší prvky se objevují ve stopovém množství. Vezme-li se v úvahu ionizační potenciál spolu se štěpením ve zbytkovém plynu vesmíru, relativní zastoupení je podobné zastoupení prvků ve slunci. Rozsah energií se pohybuje od 1 MeV do více než 10²⁰ eV.

Tok částic kosmického záření s různou energií.

Rozlišujeme tři složky kosmického záření:

• galaktické záření;  
• sluneční záření;  
• záření radiačních (van Allenových) pásů Země.  

Galaktické kosmické záření pochází z hlubokých oblastí vesmíru a skládá se z protonů (85 %), jader helia (11 %), těžších jader prakticky všech prvků periodické soustavy (1 %) a elektronů (3 %). Pole tohoto záření je izotropní. Dávkový ekvivalent dosahuje hodnot kolem 1 Sv za rok. V blízkosti Země jsou však variace jeho složení a intenzity v důsledku interakcí se slunečním větrem, magnetickým polem Země a jeho atmosférou podstatně významnější.

Sluneční kosmické záření, které je schopné způsobit radiační zátěž na Zemi a v jejím okolí, pochází především ze slunečních erupcí. Je tvořeno z 99 % protony, těžší nabité částice představují méně než 0,1 % celkové fluence.

Radiační (van Allenovy) pásy jsou tvořeny protony a elektrony zachycenými magnetickým polem Země v určitých vzdálenostech od jejího povrchu. Existují 2 radiační pásy: vnější pás se středem kolem 20 000 km nad zemským povrchem a vnitřní, jehož střed je vzdálen od povrchu Země asi 3 tisíce km. Zatímco vnější pás je třeba z hlediska možnosti ozáření uvažovat jen v souvislosti s meziplanetárními lety, vnitřní radiační pás je významný i pro lety družic okolo Země. Pro některé dráhy družic může toto záření přispívat k celkové expozici na palubě až polovinou, vzhledem k malé pronikavosti tak může podstatně ovlivnit zejména pobyt mimo palubu družice.

Radiační Van Allenovy pásy.

Po vstupu do atmosféry interagují částice kosmického záření s přítomnými atomy a molekulami. Zatímco těžší jádra pronikají jen do zcela vnějších vrstev, částice vznikající interakcemi zejména primárních fotonů pronikají až k zemskému povrchu (tzv. sekundární složka kosmického záření).

Vznik sekundárního kosmického záření.

Jak je vidět na obrázku, k dávkovému ekvivalentu člověka na zemském povrchu přispívají nejvíce muony, s rostoucí nadmořskou výškou roste příspěvek elektronů, ve vzdálenostech větších než desítky kilometrů nejvíce dominují protony. Na radiační zátěži člověka v obvyklých výškách letů letadel se podílí polovinou neutrony a polovinou nabité částice.

Příspěvek částic k dávkovému ekvivalentu v závislosti na vzdálenosti od povrchu Země.

Intenzita kosmického záření na povrchu Země je závislá na nadmořské výšce (s rostoucí nadmořskou výškou stoupá plynule asi do vzdálenosti 20 km) a také na zeměpisné šířce. Zemské magnetické pole působí totiž na dráhu nabitých částic tak, že v rozmezí 30° - 60° jižní a severní šířky je intenzita záření asi o 10 % vyšší než na rovníku a magnetických pólech.