In theorie zou men kunnen berekenen hoe snel men moet rijden om een rood licht als groen licht waar te nemen, namelijk 431.701.139,52 km per uur als men door vacuüm rijdt. In de praktijk is de roodverschuiving alleen meetbaar bij de zeer hoge snelheden die in het heelal voorkomen.
Als de bron van het licht zich met een snelheid beweegt ten opzichte van de waarnemer, en deze snelheid veel kleiner is dan de lichtsnelheid c, dan geldt voor de roodverschuiving:
De roodverschuiving van het licht van melkwegstelsels
De lichtspectra die op aarde worden ontvangen van de andere melkwegstelsels zijn verschoven ten opzichte van het lichtspectrum van de zon. De spectraallijnen van bijvoorbeeld waterstof zijn in het licht van verre melkwegstelsels verschoven naar het rode eind van het spectrum ten opzichte van de ligging van de spectraallijnen die hier op aarde aan waterstof wordt gemeten. De golflengte van deze spectraallijnen is langer geworden. Voor elk melkwegstelsel heeft deze verschuiving een andere waarde. Verreweg de meeste melkwegstels vertonen een roodverschuiving, een enkele andere vertoont een blauwverschuiving.
De waargenomen roodverschuiving wordt ook wel de kosmologische roodverschuiving z genoemd. Deze kosmologishe roodverschuiving z wordt gedefiniëerd als de verhouding van het verschil tussen de golflengte van het licht zonder relatieve snelheid en de waargenomen golflengte van sterrenlicht.
Deze roodverschuiving kan verklaard worden door het Doppler-effect: de oorzaak van de roodverschuiving is dat de verste melkwegstelsels zich met grote snelheid van de aarde af bewegen. Door het Doppler-effect ontstaat dan de verschuiving van de frequentie van het licht. Zoals elke wetenschappelijke theorie is dit een hypothese, die in dit geval door sommigen wordt betwijfeld.
Aan de hand van de grootte van de roodverschuiving kan de relatieve snelheid van de melkwegstels die zich op grote afstand van ons melkwegstelsel bevinden worden berekend. Een van de aannames die hierbij gemaakt worden is gebaseerd op de relativiteitstheorie van Einstein, namelijk dat de lichtsnelheid gedurende de miljoenen jaren dat het sterrenlicht erover doet om de aarde te bereiken constant is gebleven.
De verst verwijderde melwegstelsels hebben een kosmologische roodverschuiving z van ongeveer 5, wat betekent dat deze melkwegstelsels zich van de aarde weg bewegen met een sneheid van 95% van de lichtsnelheid. Hierdoor zou de afmeting van het heelal sinds het begin van het uitzenden van het licht toegenomen zijn met een factor z + 1 = 6, waardoor de golflengte van het licht mee is uitgerekt. (Deze beschrijving is een andere manier om het Doppler effect te beschrijven, namelijk op grond van de algemene relativiteitstheorie).
Vasthoudend aan deze hypothese kan de leeftijd van het heelal berekend worden, door de grootte van de roodverschuiving.
Theorie gebaseerd op roodverschuiving
De roodverschuiving zoals die bij sterrenstelsels wordt waargenomen heeft geleid tot een onderbouwing van de door de meeste fysici erkende theorie van de oerknal, die de oorsprong van het universum miljarden jaren in het verleden plaatsen.
