层被观测到，且只有少许干涉。一般假定氢原子是规则分布在整个星系之中，在各个观测方向都可以发现到21公分线；唯一的不同在于每条线的都卜勒效应强度。因此科学家可以计算出银河系每个旋臂的相对速度。本银河系的星系旋转曲线也是由观测21公分线得知。可以使用星系旋转曲线图以决定在星系距离中心某特定距离的旋转速度。氢线的观测也可间接用来测定星系的质量；可以限定不同时期万有引力常数的值和研究单一星系的动力状态。
宇宙学的应用.21公分线在大爆炸物理宇宙学中相当重要，因为这个波段是唯一可以研