宇宙射线来自于远在大气层以外的太阳和宇宙深处，是一些以接近光速运动的高能粒子。它们会与空气中的粒子发生碰撞而产生簇射，簇射的成分包括了质子、中子、电子、正电子、渺子、微中子。π介子和伽玛射线。人类在研究宇宙射线的过程中采用的观测方式主要有三种，即，空间观测，地面观测地下（或水下）观测。
宇宙射线的发现
1912年，是德国人汉斯发现电流全随海拔的升高而变大，从而认定电流是由地球以外的一种穿透性极强的射线所产生，这种射线被称为“宇宙射线”。
电磁波
电磁波通过电磁的相互作用来传递能量，并根据不同的波长表现不同的性质。电磁波包括射电波、微波、红外波、可见光波、紫外波、Χ射线和伽玛射线。
多维的宇宙
很多人都想知道宇宙到底是什么样子的。但是目前对待这个问题谁也没有一个准确的回答，但是值得一提的是史蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受：宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。
比如，我们的地球就是有限而无界的，在地球上无论从南极到北极还是从北极走到南极，你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球是无限的。实际上，我们都知道地球是有限的。地球如此，宇宙亦是如此。
然而怎么理解宇宙比地球多了几维呢？
举个例子来说：一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中，在我们看来小球是存在的，它还在洞里面，因为我们人类是“三维”的；而对于一个动物来说，它得出的结论就会是：小球已经不存在了，它消失了。为什么会得出这样的结论呢？因为它生活在“二维”世界里，对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理我们人类生活在“三维”世界里，对于比我们多几维的宇宙，也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。
均匀的宇宙
布鲁诺认为，宇宙没有中心，恒星都是遥远的太阳。无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说，都认为宇宙是有限的。教会也支持宇宙有限的论点。但是，布鲁诺居然敢说宇宙是无限的，从而挑起了宇宙究竟有限还是无限的长期论战。这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停止下来。主张宇宙有限的人说：“宇宙怎么可能是无限的呢？”这个问题确实不容易说清楚。主张宇宙无限的人则反问：“宇宙怎么可能是有限的呢？”这个问题同样也不好回答。
随着天文观测技术的发展，人们看到，确实像布鲁诺所说的那样，恒星是遥远的太阳，人们还进一步认识到，银河是由无数个太阳系组成的大星系，我们的太阳系处在银河系的边缘，围绕着银河系的中心旋转，后来又发现，我们的银河系还与其他银河系组成更大的星系团。
有限而无边的宇宙
爱因斯坦在1915年发表广义相对论，1917年就提出一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型。这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中，宇宙的三维空间是有限无边的，而且不随时间变化。以往人们认为，有限就是有边，无限就是无边。爱因斯坦则把有限和有边这两个概念区分了开来。
爱因斯坦计算出了一个静态的均匀各向同性的，有限无边的宇宙模型一时间大家非常兴奋，科学终于告诉我们，宇宙是不随时间变化的，是有限无边的，看来，关于宇宙有限还是无限的争论似乎可以画上一个句号了。
星系
星系又可称恒星系，星系是由千百亿颗恒星以及分布在它们之间的星际气体、宇宙尘埃等物质构成的，占据了成千上万光年空间距离的天体系统。到目前为止，人们已在宇宙中观测到了约一千亿个星系。它们中有的离我们较近，可以清楚地观测到它们的结构；有的非常遥远，目前所知最远的星系离我们有近两百亿光年。
河外星系
星系，以前称为河外星系，是除了银河系之外，由数十亿至数千亿颗恒星，星云和星际物质所组成的，河外星系本身也在运动，它们的大小不一，直径从几千光年至几十万光年不等。
星系的结构
星系一般由星系核，星系盘和星系冕组成。星系核中包含恒星以及电商气体磁场和高能粒子，正常星系的核通常是“宁静”的，星系盘是规则星系中具有盘状结构的组成部，规则星系的最常见的形态是一个盘加一个中心核球。星系盘有旋涡或棒状结构，或既有旋涡又有棒状结构，星系冕是环绕在星系可见部分以外的一个广延的大质量包层，它的尺度非常巨大，平均约几十万秒差距，有的甚至达到百万秒差距。星系的质量和光度越大，它的冕的质量也越大。
星系成群地聚集在一起，就像我们地球上海洋中的群岛一样镶嵌在宇宙空间浩瀚的气体云中，这样的星系团和星系际气体伸展成纤维状的结构，长度可以达到数亿光年。如此大尺度的星系群集在广阔的空间呈现为球形。
星系的起源
在宇宙大爆炸后的膨胀过程中，分布不均匀的星系前物质收缩形成原星系，再演化成星系。关于星系前物质有人认为是弥漫物质，也有人主张是超密物质，关于原星系的诞生，有两种见解，一种是引力不稳定假说，另一种是宇宙湍流假说。
星系的演化
作为庞大的天体系统来说，星系也有形成、发展到衰亡的演化过程。原始星系在收缩过程中，出现第一代恒星在原星系的中心区，收缩快、密度高恒星的形成率也高，形成旋涡星系的星系核或旋涡星系整体。星系的自转离心力阻止赤道面上的进一步收缩，并造成不同的扁率，气体的随机运动和恒星辐射加热等因素又使部分气体来聚成星胚，并因碰撞作用而沉向赤道面。
星系的运动
星系内的恒星在运动，星系本身也有自转，星系整体在空间同样是运动的。恒星在星系内部的运动有两种：一是围绕星系核心的旋转运动，一是弥散运动。星系整体也有各种运动。成对出现的星系（即双重星系，又名星系对）彼此围绕公共质心转动。在星系团中，星系间有随机的相对运动。
银河系
银河系是地球和太阳所在的恒星系统，由大约200O多亿个恒星和大量星际物质组成，它的总质量约为太质量的1万亿倍，直径约为10万光年，因其投影在天球上呈一条乳白色的光带而得名。
银河系的起源
天文学家们认为，银河系是由一团星云不断坍塌形成的，在大约100亿年前，宇宙大爆炸后产生了一团气体云这团气体云质量巨大，它在自身的重力作用下不断收缩，内部逐渐形成许多密度较大的球状团块，这些团块最终破碎成许多个低密度凝聚区，它们就是新生的恒星。其余的气体云则继续坍塌形成扁盘状。随着气体云的坍塌引力能的释放加速了气体的旋转，于是便形成了银河系的自转。一个粗具规模的银河系就这样形成了。
银河系的形状
从正面看，银河系的形状像一块铁饼，从侧面看则像一块凸透镜，中央凸起的部分叫银核，是恒星分布最为密集的地方，直径为1．3万～1．6万光年。银核外面是银盘直径7万光年。在银河系中，包括太阳在内的所有天体都围绕着银河系的中心飞快地旋转使银河系呈扁平状。
发现银河系
银河系的发现经历了漫长的过程。望远镜发明以后，为人类探索茫茫宇宙提供了新的机会。1610年伽利略改进了望远镜，并用它来观察星空。他是第一个发现银河系是由无数恒星组成的科学家。
银河系的特点
银河系的质量约是太阳质量的1万亿倍，其中恒星占90％，气体和尘埃占10％，太阳是银河系中的一颗中等恒星，位于距银河系中心约2．8万光年的银盘内，以每秒250千米的速度围绕银心转动。
赫歇尔
生卒年1758～1822年
国籍英国
身份天文学家
贡献1779年、赫歇尔开始用自己制作的望远镜观测星空，后来，他绘制了一幅银河系结构图从而初步确立了银河系的概念。1787年，他发现了天王星。基于他在天文学上的贡献，赫歇尔被人们称为“恒星天文学之父”
银河系天体的坍缩
在引力的作用下，银河系的天体会向中心猛烈下落，这种现象或者过程叫做坍塌。恒星演化到晚期，就有可能因为目力作用出现坍塌。一般来说，恒星引力坍塌的结果是形成一颗密度很大的新的天体，但有些引力坍塌还伴随有大量的能量释放和物质的抛射。
银河
银河是银河系投影在走球上的一条淡淡发光的带。银河位于天鹰座与天赤道相交处，在北半天球，它经过天鹅、蝎虎、仙王等星座，跨入天赤道的麒麟座，再往南经过大犬，船尾等星座。银河各部分的宽窄和明暗程度相差很大。
太阳质量
太阳质量是用来测量恒星或星系等大型天体的质量单位，一个太阳质量大约相当于1．9891x10（上标30）千克。
银河系的传说
在中国的古代传说中，私自下界的织女与凡人牛郎相爱并结成了夫妻，王母娘娘知道后大发雷霆，把织女带回了天庭，牛郎跟随她们到了天上，但狠心的王母用簪子在他面前划了一条天河，把他与织女永远隔开了。这条天河就是银河。实际上，牛郎星是天鹰座中最亮的星，织女星是天琴座中最亮的星，它们之间相隔16万亿千米。
银河系的结构
银河系的宏观结由银盘和银晕构成。银盘是星系的主体。银晕是包围着银盘的雾状物，由稀疏的年轻恒星和星际物质组成。银河系中心是一个球状体，它由许多老年恒星聚集而成，球状体的中心——银心则是一个很强的射电源和高能辐射源。银河系有四条旋臂，它们是人马臂、猎户臂、英仙臂和3000秒差距臂。
银心
银心是银河系的自转轴与银道面的交点，是银核的中心，也是银河系的中心，它位于人马座方向，这个区域主要由大量的恒星组成。银心的质量约为太阳质量的400万倍，太阳距银心约10千秒差距，位于银道面以北约8秒差距（32616光年。此外，银心与太阳系之间充斥着大量的星际尘埃。在距银心70秒差距处，有激烈扰动的电离氢区，以高速向外扩张。银心处还有一强射电源，即人马座A，它发出强烈的同步加速辐射。所以有人认为银心区是一个大质量的致密核，也有可能是一个大质量黑洞。
银核
银核是位于银河系中央的椭圆球状核。银核的长轴约为4～5千秒差距厚4千秒差距。银核是恒星密集的区域越靠近中心越密集。银核的质量约占银河系总质量的5％即为太阳质量的7×10（上标9）倍。但在距离银心10秒差距处，相邻两星的平均距离远达1万个天文单位。银核亮度的分布和椭圆星系表面亮度分布相近，按与银心距离的1／4次幂的[R（上标1／4））变化，其质光比M／L12，和仙女星系的核球质光比差不多。
银河系中的恒星
整个银河系约有2000多亿颗恒星。天文学家根据这些恒星的年龄大小不同，将它们分成星族Ⅰ和星族Ⅱ两大类。星族Ⅰ是一些轻的恒星，多分布在银盘的旋臂附近；星族Ⅱ是些年老的恒星，多聚集在银核和银晕中。
银心的结构
银心是银河系最大和最重要的星体聚集地。在它的中间是一个星团，它们中的许多成员是在强大引力的影响下高速运行的红色超巨星。其中一个强射电源叫做人马座A*。恒星的运行速度证明它可能是一个大质量的黑洞。
银盘
银盘是银河系的主要组成部分，在银河系可探测到的物质中，大多数都位于银盘内。银盘以轴对称的形式分布于银心周围，其中心厚度约1．2万光年不过这是微微凸起的核球的厚度，银盘本身的厚度只有2000光年，直径约为8万光年。除了1000秒差距范围内的银核绕银心做刚体转动外，银盘的其他部分都绕银心做较差转动，即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要是恒星，占银河系总质量不到1O％的星际物质，绝大部分也散布在银盘内。
银冕
在银晕外面还存在着个巨大的呈球状的射电辐射区，称为银冕。银冕离银心更为遥远，至少可以延伸到距银心32万光年处，宛如银河系的一顶帽子。
银晕
银河系外围由稀疏分布的恒星和星际物质所组成的球状区域叫银晕，银晕中的主要成员是球状星团。球状星团由成千上万颗，甚至几十万颗恒星组成它们的年龄大约为100亿年。球状星团以偏心率很大的巨大椭圆轨道绕着银心运转，天文学家认为，这些星团曾一度充满了整个银河系。此外，在银晕中可能还存在一些大质量致密天体。
银心探测史
时间天文事件
1918年哈洛·沙普利测量出了从太阳到银心的距离。
1957年詹·奥尔特提出银心区应该存在某些爆发现象。
1958年约瑟夫·什克洛夫斯基预测出了银心的性质。
1983年科学家发现在银河系中央有旋转气体存在。
1997年天文学家得出在银心有黑洞存在的结论。
星星的等级
在晴朗而又没有月亮的夜晚，出现存人们面前的天空中，眼睛能直接看到的恒星约3000颗，整个天球能做眼睛直接看到的恒里约6000颗。
当然，通过天文望远镜就会看到更多的恒星。中国目前最大的光学望远镜物镜直径2．4米装上特殊接收器它可以观测到23-25等星。美国1990年4月24日发射的绕地球运行的哈勃太空望远镜，可以观测到28等星。
为了衡量星星的明暗程度，天文学家创造出了星等这个概念。它是表示天体相对亮度的数值。星等值越小，星星就越亮；星等的数值越大，它的光就越暗。
早在公元前2世纪，古希腊有一位天文学家叫喜帕恰斯，他在爱琴海的罗得岛上建起了观星台，他对恒星天空十分熟悉。一次，他在天蝎座中发现颗陌生的星。凭他丰富的经验判断，这颗星不是行星，但是前人的记录中没有这颗星。这是什么天体呢？这就引出了这位细心的天文学家一个重要的思路。他决定绘制一份详细的恒星天空星图。经过顽强的努力，一份标有1000多颗恒星精确位置和亮度的恒星星图终于在他手中诞生了。为了清除地反应出恒星的亮度，喜帕恰斯将恒星亮暗分成等级。他把看起来最亮的20颗恒星作为一等星，把眼睛看到最暗弱的恒星作为六等星。在这中间又分为二等星、三等星、四等星和五等星。
喜帕恰斯在2100多年前奠定的“星等”概念基础，一直沿用到今天到了1850年，由于光度计在天体光度测量甲的应用，英国天文学家普森把我们的肉眼看见的一等星到六等星做了比较，发现星等相差5等的亮度之比约为100倍。于是提出的衡量天体亮度的单位一个星等间的亮度约2．512倍，一等星比二等星亮2．512倍，二等星比三等星亮2．512倍，依此类推。