Les investigations du rayonnement cosmique font partie à la fois de la physique des particules élémentaires, de l'astrophysique, de l'environnement, de la radioprotection et des techniques instrumentales liées à toutes ces disciplines. L'évolution technique et scientifique actuelle met de plus en plus souvent l'homme et le matériel dans des conditions d'exposition radiative quasipermanente (espace - énergétique - milieu médical - applications industrielles). Le développement des techniques de détection et la bonne connaissance des champs de rayonnement représentent en général une base essentielle pour une radioprotection efficace et préventive. Les études effectuées au cours de ce travail ont mis en évidence de nombreux phénomènes tels que les cascades électromagnétiques ou l'effet Tcherenkov. Les variations du rayonnement cosmique peuvent être évaluées avec un télescope muonique et des détecteurs Tcherenkov à base d'eau. De plus, la détection des particules les plus énergétiques du rayonnement cosmique peut être basée sur l'enregistrement des photons Tcherenkov créés dans l'atmosphère. Ainsi, ces nouvelles techniques jouent un rôle déterminant dans la recherche du spectre et la composition du rayonnement cosmique primaire. Ce travail a permis l'utilisation de différents codes Monte-Carlo pour simuler des cascades électromagnétiques et hadroniques dans différents milieux (EGS4 et CORSIKA 5.62). La partie “ utilisateur ” du code EGS4 a été complétée par l'effet Tcherenkov pour modéliser cet effet dans l'eau et simuler la réponse d'un détecteur concret. Les résultats obtenus ont permis d'estimer l'efficacité du télescope muonique développé à l'université de Blagoevgrad en Bulgarie et des études expérimentales liées à ce modèle ont servi à optimiser le fonctionnement du télescope muonique et donc à améliorer ses performances. Différentes caractéristiques des grandes gerbes de l'air, plus précisément la fonction de la distribution latérale du rayonnement Tcherenkov ont été obtenues par le code CORSIKA 5.62. Une approximation analytique a été trouvée. Une méthode basée à la fois sur la solution d'un problème inverse et sur l'enregistrement des photons Tcherenkov a été proposée pour déterminer la composition du rayonnement cosmique et pour estimer son spectre.
