การเคลื่อนที่ไปทางหรือออกจากผู้สังเกตการณ์ที่ไม่มีการเคลื่อนที่จะเรียกว่าความเร็วเรเดียลและการเคลื่อนที่ของวัตถุใด ๆ จะถูกกำหนดโดยความเร็วและทิศทาง อย่างไรก็ตามในการกำหนดทิศทางของวัตถุต้องรู้กรอบอ้างอิงของผู้สังเกตการณ์ โดยปกติพื้นที่สามมิติผู้สังเกตการณ์จะมีกรอบอ้างอิงที่คงที่โดยมีวัตถุจำนวนหนึ่งเคลื่อนไปทางหรือออกจากตำแหน่งของเขาหรือเธอ
ดาวเคราะห์ในวงโคจรเป็นวงกลมส่วนใหญ่มีความเร็วเรเดียลเล็กน้อยเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ของพวกมัน แต่สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นอกระบบสุริยะดาวเคราะห์ดวงนี้จะเปลี่ยนการเคลื่อนที่ไปและออกจากพวกมันตลอดการโคจร ดาวเคราะห์ถูกมองเห็นว่ามีรัศมีความเร็วสูงสุดสองประการคือหนึ่งบวกเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนตัวออกจากผู้สังเกตไปทางด้านไกลของดวงอาทิตย์และเป็นลบหนึ่งดวงขณะที่ดาวเคราะห์เคลื่อนตัวจากด้านหลังของดวงอาทิตย์ไปยังผู้สังเกตการณ์ เมื่อนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อสังเกตระบบการโคจรของร่างกายข้อมูลจะถูกตรวจจับเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นพลังงานที่ได้รับจากกล้องโทรทรรศน์นั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าวัตถุที่โคจรอยู่นั้นเคลื่อนที่ไปทางหรือออกจากขอบเขต
ความจริงที่ว่าคลื่นพลังงานจากวัตถุที่เคลื่อนที่ไปยังผู้สังเกตถูกบีบอัดและดูเหมือนจะมีความถี่สูงกว่าคลื่นจากวัตถุที่เคลื่อนที่ไปจากผู้สังเกตการณ์นั้นเรียกว่า Doppler shift ซึ่งเสนอโดย Christian Doppler ในปี 1842 ตัวอย่างเช่นดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ พวกเขาดึงพวกเขาออกจากจุดศูนย์ถ่วงทำให้พวกเขาเคลื่อนที่ไปหรือออกจากผู้สังเกตการณ์ การเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ไปทางหรือออกไปเล็กน้อยจะทำให้สเปกตรัมของมันสีรุ้งของแสงเคลื่อนที่ไปทางสีน้ำเงินเมื่อมันขยับเข้ามาใกล้ขึ้นและหันไปทางสีแดงขณะที่มันเคลื่อนไปไกลกว่า ด้วยวิธีการความเร็วเรเดียนนี้ระยะเวลาของการเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีน้ำเงินและกลับมาอีกครั้งให้ข้อมูลแก่นักดาราศาสตร์เกี่ยวกับมวลและวัฏจักรการโคจรของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ห่างไกล
วิธีนี้ยังสามารถใช้ในดาราศาสตร์เพื่อวัดความเร็วคงที่ของดาวฤกษ์ที่กำลังโคจรรอบกาแลคซีไกลโพ้นเมื่อพวกมันมองขอบ คลื่นแสงหรือคลื่นวิทยุที่ได้รับจากดาวฤกษ์ที่เคลื่อนไปทางกล้องโทรทรรศน์เปลี่ยนไปเป็นความถี่ที่สูงขึ้นในขณะที่แสงหรือคลื่นวิทยุจากดาวฤกษ์เคลื่อนย้ายจากกล้องโทรทรรศน์ไปทางคลื่นความถี่ต่ำ ปริมาณของการกะนั้นแสดงว่าทั้งความเร็วสัมพัทธ์ของดาวเทียบกับผู้สังเกตการณ์และความเร็วเชิงมุมของดาวในวงโคจรรอบ ๆ กาแลคซี
การพยากรณ์อากาศได้รับการช่วยเหลืออย่างมากจากแผนที่ความเร็วเรเดียลซึ่งวัดโดยเรดาร์ตรวจอากาศ Doppler เช่นเดียวกับความเร็วในแนวรัศมีที่บันทึกไว้สำหรับกาแลคซีหมุนแสดงการหมุนโดยการขยับของคลื่นแสงสีแดงและสีน้ำเงินการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นวิทยุบ่งบอกถึงการเคลื่อนที่แบบหมุนในพายุเช่นพายุไซโคลนพายุเฮอริเคนและพายุทอร์นาโด นักพยากรณ์อากาศสามารถออกคำเตือนพายุทอร์นาโดได้ แต่เนิ่นๆเมื่อพวกเขาเห็นการเปลี่ยนแปลงของ Doppler ในระบบอากาศ
Doppler shift หรือ radial velocity method สามารถใช้กับร่างกายหรือระบบใด ๆ ของร่างกายที่อยู่ในวงโคจรหรือสั่นรอบศูนย์กลางร่วม วัตถุท้องฟ้าทั้งสองและรูปแบบสภาพอากาศแสดงการเปลี่ยนแปลงสีแดงหรือการเปลี่ยนแปลงสีน้ำเงินขึ้นอยู่กับว่าวัตถุกำลังใกล้เข้ามาหรือถอยห่างจากผู้สังเกตในทิศทางรัศมี อัลเบิร์ตไอน์สไตน์อธิบายถึงขีด จำกัด สูงสุดของความเร็วเรเดียลขณะที่ความเร็วของแสงในสุญญากาศและทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของเขาใช้กับการเคลื่อนที่ของแนวรัศมีโดยตรง
