Jeśli w czasie $t$ odległość $L$ między niezwiązanymi grawitacyjnie galaktykami zwiększa się o $\Delta L$, to długość fali fotonu $\lambda$ zwiększa się o $\Delta \lambda = \lambda \Delta L/L$. Do takiego wniosku doprowadza rozwiązanie równań Maxwella (opisujących falę elektromagnetyczną) w czasoprzestrzeni typu Friedmanna-Robertsona-Walkera (opisującej rozszerzający się Wszechświat).

Zwiększanie się długości fali fotonu nazywamy przesuwaniem ku czerwieni, i stosujemy tę nazwę nie tylko dla światła widzialnego, lecz dla wszystkich rodzajów promieniowania. W przypadku światła widzialnego wydłużanie fali rzeczywiście oznacza przesuwanie ku największym długościom fali takiego światła, czyli ku barwie czerwonej.