奧地利物理學家赫斯(Victor Franz Hess,1883-1964)（右圖）是一位氣球飛行的業(yè)余愛好者。他設計了一套裝置，將密閉的電離室吊在氣球下，電離室的壁厚足以抗一個大氣壓的壓差。他乘坐氣球，將高壓電離室?guī)У礁呖?，靜電計的指示經(jīng)過溫度補償直接進行記錄。他一共制作了十只偵察氣球，每只都裝載有2～3臺能同時工作的電離室。

1911年，第一只氣球升至1070米高，在那一高度以下，輻射與海平面差不多。翌年，他乘坐的氣球升空達5350米。他發(fā)現(xiàn)離開地面700米時，電離度有些下降（地面放射性造成的背景減少所致），800米以上似乎略有增加，而后隨著氣球的上升，電離持續(xù)增加。在1400米～2500米之間顯然超過海平面的值。在海拔5000米的高空，輻射強度竟為地面的9倍。由于白天和夜間測量結果相同，因此赫斯斷定這種射線不是來源于太陽的照射，而是宇宙空間。

赫斯認為應該提出一種新的假說：“這種迄今為止尚不為人知的東西主要在高空發(fā)現(xiàn)……它可能是來自太空的穿透輻射。”1912年赫斯在《物理學雜志》發(fā)表題為“在7個自由氣球飛行中的貫穿輻射”的論文。

赫斯的發(fā)現(xiàn)引起了人們的極大興趣，從那時開始，科學界對宇宙射線的各種效應和起源問題進行了廣泛的研究。最初，這種輻射被稱為“赫斯輻射”，后來被正式命名為“宇宙射線”。當時，許多物理學家懷疑赫斯的測量，并認為這種大氣電離作用不是來自太空，而是起因于地球物理現(xiàn)象，例如組成地殼的某種物質發(fā)出的放射性。現(xiàn)在認為，宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子流的總稱。

1914年，德國物理學家柯爾霍斯特（Werner Kolhorster，1887-1946）將氣球升至9300米，游離電流竟比海平面大50倍，確證了赫斯的判斷。