这些高能宇宙射线与地球大气中的原子和分子相互作用，引发了一系列复杂的物理和化学反应。当宇宙射线粒子撞击大气中的氮、氧等原子时，会产生大量的次级粒子，这些次级粒子又会进一步与周围的原子和分子发生反应，形成所谓的 “空气簇射” 现象。在这个过程中，会产生一些具有特殊化学性质的物质，如臭氧（o）、氢氧自由基（oh）等。这些物质在大气化学过程中扮演着重要角色，它们的生成和变化会影响大气中其他成分的浓度和分布。例如，氢氧自由基是大气中最重要的氧化剂之一，它能够与许多温室气体，如甲烷（ch）、一氧化碳（co）等发生反应，从而影响这些气体在大气中的寿命和浓度。而臭氧则是大气层中的重要成分，它在平流层中能够吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受紫外线的伤害。但在对流层中，高浓度的臭氧却是一种污染物，会对人体健康和植物生长产生负面影响。宇宙射线引发的大气化学反应，可能会改变臭氧在大气层中的分布和浓度，进而影响地球的气候和生态系统。
宇宙射线还可能改变大气中云层的形成机制，使得云层的分布和光学性质发生变化。云层在地球的气候系统中起着至关重要的作用，它们能够反射太阳辐射，将部分太阳热量反射回太空，从而降低地球表面的温度；同时，云层也能够吸收地球表面发出的长波辐射，起到一定的保温作用。宇宙射线与大气相互作用产生的离子和电子，可能会影响云凝结核的形成和增长。云凝结核是云层形成的关键因素，它们为水汽的凝结提供了核心。当宇宙射线通量增加时，大气中离子和电子的浓度也会相应增加，这可能会改变云凝结核的数量和性质，进而影响云层的形成和发展。一些研究表明，宇宙射线的增加可能会导致云层的覆盖率增加，云的高度和厚度也可能发生变化。这些变化会进一步