宇宙辐射本质上是高能物理现象。能够到达地面的次级宇宙辐射，几乎都起源于银河系的初级宇宙辐射。从剂量学角度看，地面宇宙辐射中最有意义的成分是μ子、快电子和中子。在海平面附近，μ子成分占2/3，以上，而且90%的μ子能量在0.2GeV—20GeV之间，具有极强的贯穿能力。在海拔约3000m以上，快电子占优势，它们的动能也很大。同带电的μ子和快电子相比，在地面中子成分空气吸收剂量率很小，但其在人体组织中的剂量当量却不可忽视。海拔越高，中子的贡献越大，海拔高度约在5000—6000m以上，宇宙辐射中子对剂量当量的贡献比电离成分更为重要。

影响宇宙辐射剂量值的因素很多，如海拔高度、地磁纬度、太阳调制、大气压力和温度等。但是，最重要的影响因素是海拔高度，更确切地讲是大气层深度或大气压力。地磁纬度因素有时不应忽视，需要修正。其余一些因素，或是周期变化，或是随机变化，不过在地面高度，它们的变化幅度较小，一般不过百分之几。对此，只能依赖于数据的积累与平均，但从剂量学角度看，人们所关心的也正是这种平均值。

我国的大部分国土处在地磁纬度λ_m= 10-42° N之间，正是宇宙辐射地磁纬度效应明显变化的区域，不象美国的绝大部分国土地磁纬度在40° N以上，处于宇宙辐射同地磁纬度基本无关的“坪台区”。另外，我国地域辽阔，地势多变，人口众多，在海拔5000m以上仍有人居住，因此，研究宇宙辐射所致我国居民剂量与分布的资料，对放射防护等领域具有实际的意义。

一 有效剂量当量的计算公式

电离成分的计算公式，是本文利用自己的实验数据拟合的。中子成分，采用的联合国原子辐射效应科学委员会（UMSCEAR）1988年报告书所采用的估算模式^[1]。

1.电离成分：利用本文作者发表的数据资料^[2]，通过回归分析，总结出宇宙辐射电离成分空气吸收剂量率随海拔高度和地磁纬度变化的经验公式。取宇宙辐射电离成分的品质因子为1，其空气吸收剂量率在数值上等于组织吸收剂量率，等于剂量当量率，而且取房屋对宇宙辐射电离成分的减弱系数为0.8，取室内、外居留因子分别因0.8利0.2，得到宇宙辐射电离成分所致居民人均年有效剂量当量的计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中H_I（h, λ_m）为宇宙辐射电离成分所致居民人均年有效剂量当量（μSv），H_I是地磁纬度λ_m和海拔高度h的函数；λ_m=10- 42°N，当λ_m < 10°N时，取λ_m=10°N，当λ_m>42'N，取λ_m=42°N；h≤9km。以上公式，表达了宇宙辐射电离成分随海拔高度、地磁纬度变化的基本规律，而且也表达了宇宙辐射电离成分的地磁纬度效应随海拔高度变化的规律。

2.中子成分：：宇宙辐射中子所致居民年有效剂量当量的估算公式^{[1, 3]}如下：

(4)

(5)

式中H_N（h）为字宙辐射中子所致居民的年有效剂量当量（μSv）；h为海拔高度（km）。

当前，对宇宙辐射中于所致居民剂量的研究还很不够。所上公式，只考虑了海拔高度的影响，没考虑中子随地磁纬度的变化，也没涉及房屋对中子成分的屏蔽作用。甚至对宇宙辐射中子的品质因子取值目前仍有争议。因此，对宇宙辐射中子所致居民剂量的估算是较为粗糙的。

二 剂量估算点的选取方法

为了估算宇宙辐射所致我国居民剂量与分布，向国家气象部门索取了分布在全国31个省区市内的2453个气象站所在地的海拔高度、地理纬度和地理经度数据资料（利用地理经度和结度，计算地磁纬度^[4]）。在儿个气象站数目较少的省区，增加了向国家测绘部门索取的280个地面点的有关数据。这些估算点在各省区市内的分布基本是均匀的。

三 居民剂量与分布

表 1为宇宙辐射所致全国及各省区市居民的人均年有效剂量当量和集体年有效剂量当量。所致全国人均年有效剂量当量为274μSv，电离成分为239μSv，中子成分为35Sv，由此推算出全国居民居住的平均海拔高度为500m.UNSCEAR1988年报告书估算的世界均值为355μSv，电离成分为300uSv，中子为55μSv，由此推算出世界居民居住的平均高度为1000m。所致全国居民集体年有效剂量当量为3×10⁵man·Sv。人均年有效剂量当量最低的为广东省（233μSv），最高的为西藏自治区（1876μSv），最高为最低的8倍。

附图为全国宇宙辐射人均年有效剂量当量的人口频率分布。全国约86%的人口（约9.3亿）人均年有效剂量当量在300uSv以下；大约110万人口按受2000uSv以上的宇宙辐射照射；约有2万人口接受3000-4000uSv的宇宙辐射照射。

宇宙辐射剂量率的地理分布与中国的地形图大体一致，但略受地磁纬度的影响。中国东部地区剂量水平最低，而青藏高原剂量水平最高，这是因为东部地区是海拔1000m以下的丘陵和200m以下的平原，而青藏高原的平均海拔在4000m以上。所以，这两部分地区剂量水平高低悬殊是正常的。

文献^[3]对中国居民接受的宇宙辐射照射的估算，与本文估算的结果有较大出入（表 2）。如上所述，根据本文估算结果，推算中国居民居住的平均海拔高度约为500m，而按文献^[3]的结果，推算中国居民居住的平均海拔高度约为1450m，显然文献^[3]的估算是偏高的。

文献^[3]估算结果偏高的原因主要有两方面，一是其电离成分经验公式未考虑地磁纬度修正，特别在高海拔情况下。地磁纬度影响更加明显。二是文献^[3]在估算居民剂量时，作了一个国家的农村人口到处都均匀分布的假设。基于此估算我国居民剂量的误差将是很大的，因为我国人口分布随海拔高度变化相当悬殊，全国70%以上的人口居住“第三级阶梯”的低海拔区域，但其居住面积却不到全国总面积的30%。所以，照文献^[3]的方法估算我国居民剂量时，即使是把西藏和青海单独估算，其结果也会明显偏高。特别是中子剂量会偏高更多，因为中子剂量随海拔升高增加更快。也就是说，基于文献^[3]的条件去估算-个国家的居民受照剂量，估算的是在计算点均匀分布情况下的算术均值，这对人口分布极不均匀，海拔高度相差悬殊的中国，算术均值与人口加权均值的差别是更加明显的。事实上，表 2中园括号中的数字，即为本文计算的算术均值，与文献^[3]结果颇为接近，如果也把西藏和青海单独估算，两个结果可能会吻合得更好一一些。因此，文献^[3]对中国居民接受的字宙辐射照射，是明显偏高的估计。