這種現象與聲音的多普勒效應相似。
許多人都有過這樣的感受：迎麵而來的火車其鳴叫聲特別尖銳刺耳；遠離我們而去的火車其鳴叫聲則明顯遲鈍。這就是聲波的多普勒效應，迎麵而來的聲源發出的聲波，我們感到其頻率升高，遠離我們而去的聲源發出的聲波，我們則感到其頻率降低。
如果認為星係的紅移、紫移可以用多普勒效應來解釋，那麼大多數星係都在遠離我們，隻有個別星係向我們靠近。隨之進行的研究發現，那些個別向我們靠近的紫移星係，都在我們自己的本星係團中（我們銀河係所在的星係團稱本星係團）。本星係團中的星係，多數紅移，少數紫移；而其他星係團中的星係就全是紅移了。
1929年，美國天文學家哈勃總結了當時的一些觀測數據，提出一條經驗規律，河外星係（即我們銀河係之外的其他星係）的紅移大小正比於它們離開我們銀河係中心的距離。由於多普勒效應的紅移量與光源的速度成正比，所以，上述定律又表述為：河外星係的退行速度與它們離我們的距離成正比：v=Hd（式中v是河外星係的退行速度，d它們到我們銀河係中心的距離）。這個定律稱為哈勃定律，比例常數日稱為哈勃常數。按照哈勃定律，所有的河外星係都在遠離我們，而且，離我們越遠的河外星係，逃離得越快。
哈勃定律反映的規律與宇宙膨脹理論正好相符。個別星係的紫移可以這樣解釋：本星係團內部各星係要圍繞它們的共同重心轉動，因此總會有少數星係在長時間內向我們的銀河係靠近。這種紫移現象與整體的宇宙膨脹無關。
地區磁場的倒轉
——會翻跟頭的磁極
1600年，英國皇室禦醫吉爾伯特提出，地球原本是一個巨大的磁場，它的存在對人類的生產、生活都有十分重要的意義。然而，科學家們在對磁場的研究中發現，地球磁場是變化的，它不僅強度不恒定，就連磁極也會隔一段時間發生倒轉。地球磁場為什麼會翻跟頭呢？
指南針是中國古代四大發明之一，當時雖然利用磁鐵的指向性製造出了指南針，但人們還不明白指南針為何永遠指向南方。1600年，英國皇室禦醫吉爾伯特才提出：地球原本是一個巨大的磁場，磁北極位於地球南端，磁南極位於地球的北端，是磁極決定了指南針的指向。
然而，科學家們在對磁場的研究中發現，地球磁場是變化的，它不僅強度不恒定，就連磁極也會隔一段時間發生倒轉。地球磁場南北極的方位並不是一成不變的，它也會顛倒，這是周期性的且是必然的。那麼，地球磁場為什麼會翻跟頭呢？研究地球磁極翻跟頭現象，對於今後地磁場導航的應用十分重要。
1906年，法國科學家布容在對火山岩進行考察時意外地發現，在70萬年前地磁場發生過倒轉。在研究中科學家還發現，磁極倒轉的現象曾在地球曆史上發生過許多次。僅在最近的450萬年裏就發生過4次，即“吉爾伯特反向期”、“高斯正向期”。
“鬆山反向期”和“布容正向期”。在過去的7600萬年間曾出現過171次磁極倒轉現象。但是，地磁場方向在每一個磁性時期裏，也並不是始終如一的，有時會發生被人們稱為“磁性事件”的短暫極性倒轉現象。
那麼為什麼地磁場會發生變化呢？有人認為，這可能是地球被巨大的隕石猛烈撞擊後導致的結果，因為猛烈的撞擊能促使地球內部的磁場身不由己地翻一個跟頭；也有人認為，這與地球追隨太陽在銀河係裏漫遊有關，因為銀河係自身也帶有一個磁場，這個更大的磁場會對地球的磁場產生影響，從而促使地球的磁性像羅盤中的指南針一樣，隨著銀河係磁場的方向而不斷地變化；還有人認為，由於地球本身內部構造的演變導致了磁極倒轉的發生。
根據地磁場起源理論，地磁場磁極之所以發生倒轉，是由地核自轉角速度發生變化而引起的。地殼和地核的自轉速度是不同步的，現階段地核的自轉速度大於地殼的自轉速度。然而，當地球表麵呈熔融狀態，月球也剛剛被俘獲時，地球從裏到外的自轉速度是一致的，地球表麵不存在磁場。