Uma cascata atmosférica extensa (do inglês: Extensive Air Shower, acrónimo EAS) é um processo cuántico de alta energia que se desenvolve na atmosfera terrestre quando um raio cósmico primário penetra nesta.
Há dois tipos de cascatas atmosféricas: as cascatas electromagnéticas, induzidas por raios gama ou leptones (geralmente elétrons ou positrones) e as cascatas hadrónicas, iniciadas pela interacção de um hadrón cósmico de alta energia (geralmente um protón) com um núcleo da atmosfera.
No primeiro caso o raio gama primário que penetra na atmosfera produz, ao interactuar com o campo coulombiano dos átomos da atmosfera, um par elétron-positrón, estas partículas sucessivamente, por Bremsstrahlung produzem outros raios gama de alta energia que produzem mais pares em corrente até que a energia das partícula é suficientemente baixa (<80 MeV) como para permitir outros processos de disipación como o efeito Compton e a absorción fotoeléctrica.
No segundo caso a partícula de alta energia interactúa directamente com um núcleo da atmosfera produzindo vários iones e partículas elementares entre os quais piones
,
e
. Os
decaen rapidamente a dois raios faixas que produzirão cascatas electromagnéticas equivalentes às descritas anteriormente, os outros produzirão neutrinos e muones. Em general ademais, os iones produzidos do impacto inicial têm ainda suficiente energia como para iniciar novas cascatas desde o impacto com outros átomos da atmosfera.
Finalmente também se produzem muones e neutrinos do decaimiento dos kaones e piones carregados. Geralmente estes se levam uma parte apreciable da energia (5%) que chega até o solo.
O diferente processo de formação das cascatas faz que também sua forma e desenvolvimento na atmosfera seja diferente, enquanto as cascatas electromagnéticas produzem uma única traça ao longo da direcção do raio gama e em general começam a grande altura na atmosfera, as cascatas hadrónicas têm um aspecto mais alargado e composto de várias componentes, já que a dispersión por enquanto trasversal gerada pelo impacto com os átomos é maior que no caso das cascatas electromagnéticas. Este facto utiliza-se em um telescópio Cherenkov para discriminar os raios gama do fundo de cascatas hadrónicas produzidas pelos raios cósmicos.