宇宙線粒子進入大氣層以後，它們都有一個不尋常的經曆，走過一段曲折複雜的路徑之後，就會結束短暫的一生。其中能量比較低的一些粒子，比如質子，它們的經曆比較簡單，進入大氣層以後，與空氣中的原子核發生撞擊，將原子核打散，有質子和中子釋放出來。在這種碰撞過程中，宇宙線粒子必然要失掉一部分能量；緊接著又與其他原子核發生作用，又損失了一部分能量。如此循環往複，經過一次次碰撞之後，粒子的能量已損失殆盡，最後被大氣所吞噬，壽命終止。像質子，能量損失差不多時，俘獲一個電子，就變成了大家熟悉的氫原子。
至於那些被打散的核子，能量比較高的，在飛行過程中與其他原子核相碰撞，發生一般的核反應，從而產生新的一代粒子，這一代一代的新粒子，隨著能量逐漸減弱，延續反應也就會自然中止，最後仍然逃脫不了被大氣吞噬的命運。
那些能量相當高的宇宙線粒子，進入大氣層以後，發生的情況與前麵的情況截然不同。這些粒子與空氣中原子核相碰撞時，不僅把原子核擊碎，釋放出核子，而且還會產生一些能量很高的新粒子，其中包括π-、π、π0”等介子，還有一些短壽命的粒子。這一過程猶如一顆小型炸彈爆炸一樣，產生的許許多多的碎片飛向四麵八方。這種現象被稱為“星裂”，也被稱做“核簇射”。
在這種“爆炸”過程中，往往產生一些能量依然相當高的粒子，它們與其他原子核相互作用時，同樣會引發新的“爆炸”，產生新的核簇射。那些沒有發生碰撞的粒子，飛行一段時間之後，會自行衰變為其他的粒子，了結自己的一生。有些正如我們在前麵講過的，如π-，π，μ-，μ的衰變。
最引人注目的莫過於來自宇宙間且有著巨大能量的電子和γ光子了，當它們進入大氣層以後，會產生異常壯觀的圖景。
當電子途經原子核的近旁時，由於受到電磁力的作用，運動的方向會發生改變，這時，它們便會以γ光子的形式不斷地向外輻射能量；那些高能量的光子在飛行中遇到了其他原子核時，會產生電子與正電子對。新出現的正負電子對再與原子核相互作用時，又有新的γ光子產生，隨之它們又可能轉變成電子對。隻要電子的能量足夠大，這種相互作用和相互轉化就將持續相當長的時間。這樣，經過一代又一代的“繁衍”，產生出子子孫孫的“後代”，而且每一代的粒子都是成倍地增長，形成一個逐漸膨脹的，由γ光子、電子和正電子組成的龐大的粒子群體。一個能量超過1015電子伏的電子，照此延續的結果，將會有數以百萬計的γ光子和正、負電子的產生，形成一幅非常壯麗的景觀，這就是簇射現象。
由於大氣中原子核非常稀疏，高能量的電子和γ光子在飛行中，與原子核相遇的機會是很難得的。因此，“繁衍”一代粒子穿過的路徑大約需要300米。這樣，要想在比較短的距離內，觀察到簇射現象是不可能的。為此，人們在電子和光子前進的路上，設置一些原子核密度比較大的障礙物，比如，一定厚度的鉛板，那些高能量的電子和γ光子與原子核相碰撞的機會大大增加。在厚鉛板中，每經過5毫米的距離就會產生一代新粒子，隻要它們穿過幾厘米的路程，就會有十幾代粒子產生，人們能夠在很小的範圍內，清晰地觀測到奇妙的簇射情景。
星裂和簇射現象是高能量宇宙線引發的壯觀畫卷，通過對這些壯觀畫卷的研究，人們可以對宇宙線在大氣中的演變情況進行深入的探索，這對於揭示宇宙線的奧秘是非常有益的。