H-α宇宙
H-α线是氢原子光谱巴耳末线系中的第一条谱线，波长6563埃，位于可见光光谱的红端。H-α线的成因是氢原子中的电子在第一和第二激发态之间发生跃迁。能够产生H-α辐射的物质主要是温度在10000开左右的氢原子。氢在宇宙中的元素丰度最高，H-α线在天文学研究上也发挥着十分重要的作用。
氢的巴耳末线系。
太阳活动区
利用H-α线观测太阳是很合适的。温度在10000开左右的氢原子主要分布在太阳的色球层上，通常色球望远镜工作波段就是在H-α线附近很窄的范围上。色球望远镜的发明对于研究太阳来说有着里程碑式的意义：在此之前，如要观测色球层只能等待日全食的发生。
通过H-α滤镜所见的太阳，来自光球的辐射大量地被阻挡了，色球很明显地呈现出亮区和暗区，这就是所谓的“氢谱斑”。氢谱斑的分布与亮度反映了太阳磁场分布和强度，进而也就反映了太阳活动情况。在太阳活动强烈的区域，日面也比周围更亮，而且附近往往有黑子分布。目前很多天文机构都利用H-α滤镜实时监测太阳。据我所知南京大学的太阳塔也配备了H-α光谱仪。http://www.bbso.njit.edu/Research/Halpha/就提供由大熊湖太阳天文台、巴黎Meudon天文台、Kanzelhöhe太阳天文台、Catania天体物理天文台、云南天文台和中国国家天文台怀柔观测站拍摄的实时太阳H-α图象。
另外，在太阳活动的一种主要形式——耀斑的光谱中，最突出的谱线也正是H-α线，因此H-α线对太阳耀斑观测至关重要；而在空间天文兴起之前，对耀斑爆发过程的观测主要是利用色球望远镜在H-α线附近完成的，耀斑的光学分类所依据的也主要是H-α光的观测资料。除了耀斑，黑子、暗条、日珥、米粒组织等结构在H-α光下也非常清晰。H-α线观测资料不仅反映了太阳活动的总体水平，更揭示了太阳活动区的精细结构。
如今通过H-α线进行太阳观测早已不是专业天文学家的专利了。很多业余天文器材厂商都有H-α滤镜生产，利用它们拍摄的照片也很不错。只是价钱……好象一般要在$1000以上，所以对中国的大多数爱好者来说，这似乎还是可望不可及的……
H-α光下看太阳。（Credit & Copyright: Robert Gendler）
星云的色彩及其他
一般来说，发射星云，如M42、M8、M20等都呈现出鲜亮的红色，这种红色调是氢原子的功劳。实际上星际介质最主要的组分就是氢。如果密度较大的氢云附近分布有O或B型大质量恒星，在被加热到8000K左右的星际介质中，电子就会被恒星发出的紫外辐射激发到高能态或脱离原子发生电离；氢原子电子在复合或退激发时往往会发出H-α辐射。这样的星际介质也就是发射星云。
发射星云M20的H-α图象（Credit and Copyright: David McDavid / Limber Observatory）
从发射星云的光谱来看，由于氢原子数目颇巨，在整个星云中占支配地位，发射线中最强的即是H-α线。H-α线造就了星云的特征色彩，几乎所有的发射星云的红色都来自H-α辐射。正因为发射星云的色彩主要来自H-α线，单纯用H-α滤镜拍摄的星云照片效果也是非常好的，这样能在很大程度上滤掉天空背景杂光，进而使曝光时间延长，如此甚至可以在城市中或满月下进行星云观测；如果观测条件较好，还有可能发现新的发射星云。只是这样做会隐去由禁线带来的其他色彩（如绿色）。
对于研究人员来说，利用H-α线观测发射星云的目的在于研究星云中氢原子的分布状况，进而推知气体云的物质密度。
其实H-α线不仅仅对发射星云的观测意义重大，它在行星状星云的观测上也发挥了不小的作用，这是因为行星状星云的光谱中也有很显著的H-α发射线。举例来说，人们使用英-澳天文台的联合王国施密特望远镜在H-α线附近发现了很多其他波段上极端暗淡的行星状星云。
行星状星云PN G250.4-01.3的H-α（左）和短波宽带红光（右）图象（图片提供： AAO/UKST H-alpha survey）
而既然星际热气体能发出H-α辐射，那么如果能将全天H-α辐射区测绘出来，也就可以由此了解星际气体的结构和演化历史了。目前天文学家已绘制出了南半球的H-α巡天图，而北半球的类似计划也在进行中。
全天H-α辐射分布（图片制作：D. Finkbeiner）
星系的种种问题
1996年，J.S.Young等人发现了星系的H-α辐射强度与远红外辐射强度之间的联系。这一点对星系演化的研究意义重大：它说明H-α辐射可以作为研究恒星诞生速率的指针。
星系的H-α图象展现的主要是星系中电离氢云（HII区）的亮度和大尺度上的形态结构。这类氢云往往是星系中的恒星诞生区，星系在H-α线上的亮度也因此提供了关于恒星形成速率的信息。虽然因H-α线位于可见光波段，受星际消光影响较大，但因目前学界对H-α线的这一功用争议较少，所以结果的可靠性更高一些。
旋涡星系M33的H-α图象（图片提供：The Electronic Universe Project）
通过H-α观测得出的星系红移与恒星形成率之间的关系，图中的数据仍然有限，为得出可靠的结论，还需要进一步观测（图例：三角：Gallego et al；空心圆圈：Lilly et al；实心圆圈：Connolly et al；方框：Madau）
与观测银河系内天体不同的是，观测星系的H-α辐射必须考虑星系的红移问题，所使用的滤镜也要作相应调整。通常观测的是旋涡星系和不规则星系，而椭圆星系因几乎不含气体而很少被人涉足。目前的星系H-α巡天包括利用穆查乔斯岩天文台雅各布·卡普坦望远镜进行的H-α星系巡天以及新墨西哥州立大学开展的早型旋涡星系H-α成象巡天等。
除了恒星形成问题，对星系进行H-α观测还可以研究新星。新星在H-α波段上的亮度减弱较慢，这对研究者来说无疑是个便利条件。新发现也是不少的，如原先对M31的H-α观测表明，新星的分布与核球恒星的分布相一致。这样的发现可能会对有关星族的理论产生深远影响。
参考资料：
[1] Chaisson, McMillan. Astronomy Today. Prentice Hall
[2] SHASSA, http://amundsen.swarthmore.edu/SHASSA/
[3] H-Alpha Galaxy Survey, http://www.astro.livjm.ac.uk/HaGS/
[4] http://www.astro.psu.edu/users/rbc/nova_pubs.html
[5] 关于供业余观测用的H-α滤镜，可参考Sky & Telescope杂志2003年第一期
