กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศเป็นผลจากรังสีคอสมิกและการแพร่กระจายของก๊าซเรดอนจากยูเรเนียมและทอเรียมธรรมชาติที่พบในเปลือกโลก ความเข้มข้นในท้องถิ่นของก๊าซเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของยูเรเนียมและทอเรียมในโลกในระดับมาก นิวเคลียร์ เช่นเดียวกับสภาวะทางอุตุนิยมวิทยา รังสีคอสมิกก่อให้เกิดกัมมันตภาพรังสีของคาร์บอนและไฮโดรเจน รวมทั้งไอโซโทปอื่นๆ