GALAKTYCZNA ATMOSFERA składa się w znacznej części z wodoru, dlatego też jej struktura zależy głównie od postaci, w jakiej on występuje. Początkowo obserwacje wykrywały przede wszystkim chłodniejsze, neutralne składniki. Głównym wyznacznikiem międzygwiazdowej materii jest najsłynniejsza linia widmowa w astronomii linia odpowiadająca częstości 1420 MHz (21 cm), emitowana przez neutralne atomy wodoru, oznaczane przez astronomów jako H I. Od lat pięćdziesiątych radioastronomowie sporządzali mapy rozkładu H I w Galaktyce. Taki wodór występuje w formie obłoków oraz włókien o gęstości 10100 atomów na centymetr sześcienny, temperaturze około 100 K, otoczonych przez bardziej rozrzedzony (około 0.1 atomu na centymetr sześcienny) i cieplejszy (kilka tysięcy kelwinów) ośrodek. Większość wodoru H I skupia się w płaszczyźnie Galaktyki, tworząc gazowy dysk o grubości około 300 pc (1000 lat świetlnych). Jest to w przybliżeniu połowa grubości dysku gwiazdowego, który widzimy jako Drogę Mleczną na nocnym niebie. Wodór występuje też w postaci cząsteczkowej (H2), niezwykle trudnej do bezpośredniego zaobserwowania. Większość danych na jej temat pochodzi z prowadzonych na wysokich częstościach obserwacji radiowych wykrywających śladowe cząsteczki tlenku węgla.