Рекомбинационные радиолинии (РРЛ), образующиеся при переходах между высоковозбужденными состояниями атомов, были обнаружены в СССР в 1964 г. методами радиоастрономии. Было установлено, что в условиях космической разреженности атомы могут существовать при уровнях возбуждения порядка 1000 и размерах атомов порядка 0,1 мм, а спектр космического излучения содержит множество РРЛ во всем диапазоне радиоволн. В монографии обобщены результаты исследования РРЛ, подтверждающие тесную связь физики и астрономии. Рассмотрены процессы, определяющие ширину и интенсивность РРЛ, и основные закономерности физики высоковозбужденных атомов. Объяснены причины того, что уровни возбуждения порядка 1000 являются предельными для атомов в Галактике. Значительная часть монографии посвящена применению РРЛ в астрономии, в основном в исследованиях межзвездной среды. Показаны возможности РРЛ в определении физических условий в областях HII, планетарных туманностях, звездных оболочках, в холодных облаках межзвездной среды. РРЛ позволяют также найти в Галактике распределение ионизованной и нейтральной материи, обилие гелия, оценить интенсивность космических лучей. Приведено много конкретных данных, включая наблюдения РРЛ от внегалактических объектов. В приложении даны частоты РРЛ, методы и программы различных расчетов и другие дополнительные материалы. Для физиков и астрономов-специалистов, аспирантов и студентов.