Termenul „radioactivitate naturală” se referă la orice sursă de radioactivitate care nu este creată de om. Sursele majore de radioactivitate naturală includ radiația cosmică, radiația terestră și radiația de la materialele din corpul uman. În timp ce nivelurile ridicate de radiații produse de dispozitivele create de om ucid celulele umane și pot provoca cancer, nivelurile scăzute care apar în mod natural nu s-au dovedit a avea efecte adverse asupra sănătății. Fiecare ființă umană primește în medie 2.4 milisievert (mSv) de radiații naturale pe an, deși această cantitate variază în funcție de locația geografică și ocupație.
Radiația cosmică constă din particule subatomice din spațiul cosmic, în principal protoni și nuclee de hidrogen. Soarele emite radiații și în timpul erupțiilor solare. Când aceste particule încărcate intră în atmosfera Pământului, ele se ciocnesc cu atomii și moleculele atmosferice pentru a crea alte tipuri de particule subatomice și izotopi radioactivi, inclusiv carbon-14.
Izotopii unui element dat vor avea protoni de același număr, dar numărul de neutroni va fi diferit. Carbon-14 are un nucleu care conține 6 protoni și 8 neutroni, formând un total de 14 particule nucleare. Acest izotop este radioactiv, ceea ce înseamnă că se dezintegra spontan și emite particule. Carbon-14 emite un electron pentru a se degrada în izotopul stabil azot-14 într-o perioadă fixă de timp. Materialele care conțin carbon-14 pot fi plasate în timp geologic folosind un proces cunoscut sub numele de datare cu radiocarbon, în care cantitatea de carbon-14 din material este utilizată pentru a determina vârsta acestuia.
Radiația terestră este a doua sursă majoră de radioactivitate naturală. Această radiație provine din izotopi de carbon și potasiu, precum și din toriu și uraniu, care pot fi găsite în sol, roci sau apă. Ultimii doi izotopi se descompun în radon și radiu, care sunt extrem de radioactivi, deși rari. Rata lor de degradare este, de asemenea, destul de lungă – de exemplu, uraniul-238 are un timp de înjumătățire de 4.5 miliarde de ani, ceea ce înseamnă că este nevoie de 4.5 miliarde de ani pentru ca o anumită cantitate de substanță să fie redusă prin degradare la jumătate. Timpul lung de înjumătățire al uraniului face ca efectul său asupra ființelor umane să fie neglijabil.
Pe lângă sursele terestre și cosmice de radioactivitate naturală, substanțele din corpul uman produc și radiații. Gama de izotopi radioactivi găsiți în corpul uman au o sursă terestră, deoarece au fost ingerați prin alimente, apă sau aer. Acestea includ carbon-14, potasiu-40, uraniu, toriu, radiu și altele. Concentrațiile acestor substanțe sunt în cea mai mare parte destul de scăzute, cele mai mari fiind cele de carbon și potasiu.
Cantitatea de radioactivitate naturală pe care o primește o persoană depinde de locația geografică. Anumite zone conțin soluri îmbogățite cu un anumit izotop datorită depozitelor minerale sau proceselor organice. De exemplu, zonele umede pot conține mai mult uraniu din cauza degradarii materialului organic care conține acest element. Zonele de altitudine mai mare tind să primească mai multă radiație cosmică, deoarece sunt mai înalte în atmosferă. Din același motiv, astronauții și piloții primesc mai multe radiații cosmice în fiecare zi decât o persoană obișnuită.