能够到达地球附近的初级宇宙线能量跨度从10⁹eV至10²⁰eV（约为12个量级），强度跨越32个量级，随着能量的增加流强服从dN/dE ∼ E^γ 的幂律谱形式,如下图所示：

　　  能量越高的宇宙线，需要更大的探测器阵列面积和更长久的探测时间，例如在10¹¹eV 附近，每秒每平方米大约能接收到一个粒子；在5×10¹⁵ eV（第一个“膝”）附近，每年每平方米大约能够接受到一个粒子；到了3×10¹⁸ eV（“踝”）附近，需要每年每平方公里才能接收到一个粒子。不同的能量反映了不同的起源，太阳宇宙线的能量最低，从100 GeV到10¹⁷ eV的宙线主要起源于银河系内，而能量高于10¹⁷ eV的宇宙线，主要来自于银河系外的广袤的宇宙。