Fino dal 1842 Doppler fece osservare che se una stella aveva un moto proprio qualunque, essa doveva cambiare di colore. Infatti si sa che i moti vibratorii si propagano con uniforme velocità nello spazio libero; onde se il corpo vibrante sia fisso, e la durata della sua vibrazione sia costante, il mezzo scosso è distinto in tante zone dette onde, tutte di eguale lunghezza, e può definirsi l’onda «lo spazio percorso dal moto ondulatorio durante il tempo di una vibrazione della molecola.» Ma se la molecola vibrante sarà in movimento verso l’osservatore (sempre secondo Doppler) le onde si troveranno accorciate, rapporto a quelle fatte quando la molecola era in quiete, poichè dovrà sottrarsi dalla loro lunghezza primitiva lo spazio percorso da essa molecola durante la vibrazione. Viceversa se la molecola si allontana, le onde si allungheranno di questo stesso spazio. Quindi, se si tratta di suono il tono (pitch in inglese, hauteur in francese) monterà nel primo caso, e si abbasserà nel secondo. Lo stesso accadrà se l’osservatore cammina verso l’origine del moto vibratorio, o se ne allontana. Queste variazioni pel suono furono comprovate sperimentalmente da Fizeau, ed ognuno può verificarle nel fischio della locomotiva che presenta tono ben diverso nell’accostarsi e nell’allontanarsi quando il treno passa fischiando avanti all’osservatore. Tale è la teoria di Doppler, ammessa da moltissimi scienziati: però non sono mancati oppositori. Alcuni hanno ammesso solo l’influenza pel moto dell’osservatore, e negatala per quella del moto del punto vibrante, specialmente per la luce in cui le vibrazioni sono trasversali, benchè l’ammettano pel suono in cui esse sono longitudinali[49].