宇宙射线的迹象在最初用游离室观测放射性时就被人们注意到了，起初曾认为验电器的残余漏电是由于空气或尘土中含有放射性物质造成的。

1903年，卢瑟福（Ernest Rutherford，1871-1937）（左图）和库克（H.L.Cooke）研究过这个问题。他们发现，如果小心地把所有放射源移走，在验电器中每立方厘米内，每秒钟还会有大约十对离子不断产生。他们用铁和铅把验电器完全屏蔽起来，离子的产生几乎可减少十分之三。他们在论文中提出设想，也许有某种贯穿力极强，类似于γ射线的辐射从外面射进验电器，从而激发出二次放射性。

1909年，莱特（Wright）为了搞清这个现象的缘由，在加拿大安大略（Ontario）湖的冰面上重复上述实验，发现游离数略有减小。

1910年，法国的沃尔夫（Father Theodor Wulf）在巴黎300米高的埃菲尔塔顶上进行实验，比较塔顶和地面两种情况下残余电离的强度，得到的结果是塔顶约为地面的64％，比他预计的10％要高。他认为可能在大气上层有γ源，也可能是γ射线的吸收比预期的小。

1910-1911年，格克耳（Alfred Gockel）在瑞士的苏黎世让气球（右图）把电离室带到4500米高处，记录下几个不同高度的放电速率。他的结论是：“辐射随高度的增加而降低的现象……比以前观测到的还要显著。”

这种源的放射性与当时人们比较熟悉的放射性相比具有更大的穿透本领，因此人们提出这种放射性可能来自地球之外——这就是宇宙射线最初的迹象。