宇宙线是指来自太阳系外的带电粒子。相比电磁辐射，宇宙线给我们提供了直接了解银河系以及宇宙中其他地方物质组成的机会。如果我们能够清晰地理解这些带电粒子的产生，加速和传播的细节，将有助于我们更深刻地理解我们的星系和宇宙。本文中，我们对宇宙线在银河系内的传播过程和广延空气簇射的射电辐射两个方面进行了着重研究。论文各章内容如下:　　第一章是对宇宙线研究的概述。首先回顾了宇宙线的研究历史。接着介绍了宇宙线的主要特征，包括化学成分和能谱（包括GZK截断）。简单概述了当前被普遍接受的宇宙线加速理论为Fermi加速和随后发展出来的扩散激波加速（线性和非线性）。太阳风的调制过程，是宇宙线传播研究中必须考虑的问题。对此我们作了初步的介绍。当一个高能粒子进入地球大气后，会与大气中的分子发生相互作用，触发级联反应。随后大量的次级粒子被产生出来，这些次级粒子叫做广延空气簇射。在本章的最后，我们也详细介绍了广延空气簇射。　　第二章详细介绍了宇宙线的传播方程。在传播方程中，一般包含了扩散，对流，扩散再加速，能量损失，散裂，宇宙线源等项。我们对它们的形式一一作了说明。同时给出了太阳风调制过程更数学化的形式。随后讨论了定态情况下传播方程的解。　　第三章中我们研究了近年来发现的TeV左右的宇宙线质子和氦反常超出的现象。我们提出超出的部分来自附近年轻的超新星遗迹。为了使模型自洽，我们将宇宙线源分成两个部分，一部分是邻近的年轻超新星遗迹。通过现有的巡天数据，我们可以得到有关这些超新星遗迹的详细信息，并详细计算它们的流量。另一部分是其它的背景超新星遗迹。为了估计背景超新星遗迹的贡献，我们使用了所谓的myriad模型。我们发现如果要很好地解释观测能谱，必须减小宇宙线的纵向扩散区域，或者降低银河系中超新星的平均爆发率。而这两者都和其他的研究结论并不一致。对此，我们考虑了两种不同的改进:宇宙线源沿旋臂分布以及在邻近年轻的超新星遗迹中，宇宙线依照能量大小的逃逸过程。我们发现改变超新星遗迹的分布并不能有效地改变之前对参数的限制。但是对邻近的年轻超新星遗迹的修改，使得模型不但可以解释反常超出而且所得的参数满足其他研究结果的限制。　　在第四章，我们将研究对象转向空气簇射产生的射电辐射。探测极高能宇宙线并确定其化学成分一直是宇宙线研究的难题之一。射电探测有可能在未来成为探测极高能宇宙线的重要手段。文中首先对最近的实验进展作了介绍。信号的射电辐射机制仍然处于研究中。我们分别对现有的两种射电辐射模型:宏观横向电流模型和微观电荷模型，作了介绍。　　第五章介绍了我们独立发展的一套模拟空气簇射辐射信号的数值程序。该程序是基于辐射的微观模型，其中同时包含了地磁辐射和电荷超出效应。其中空气簇射的演化使用的是解析的参数模型。当加入电荷超出效应时，脉冲信号的东西极化部分始终呈明显的双峰特征，并且在低频端，信号随着频率的降低逐渐下降。这些和其它的模拟结果是一致的。我们也利用该程序初步研究了射电信号对簇射的依赖。我们研究了簇射在不同的演化阶段，以及距簇射轴不同距离的部分对信号的贡献。我们也考察了信号对观测高度的依赖。此外还研究了在倾斜情况下，射电信号的平面分布。我们发现电荷超出效应对射电信号有明显的影响。