При красном смещении изменяется длина волны, потому что фотоны теряют часть своей энергии на преодоление сил гравитации при движении из области с более низким гравитационным потенциалом в область с более высоким. 1 В результате частота, характеризующая энергию фотона, уменьшается, а длина волны соответственно возрастает. 1

Также космологическое красное смещение возникает из-за расширения Вселенной. 4 За время, в течение которого свет доходит до наблюдателя, масштабный коэффициент увеличивается, и когда свет приходит к наблюдателю, его длина волны оказывается больше, чем испущенная источником. 4

Ещё одна причина красного смещения — доплеровское смещение, которое возникает в результате движения излучающего объекта от наблюдателя. 3 В этом случае удаление от объекта вызывает восприятие длин волн, излучаемых объектом, как более длинных. 3