Anmerkung: Wenn hier der Ausdruck Licht verwendet wird, bezieht sich das auf Elektromagnetische Wellen im Allgemeinen.
Licht, das die Erde von anderen Objekten erreicht, wird in Abhängigkeit der relativen Geschwindigkeit zwischen Quelle und Ziel in seiner Frequenz verschoben. Die Bewegung der Erde um die Sonne ist Teil der relativen Geschwindigkeit. Im Laufe der Jahreszeiten ändert sich diese Komponente in Größe und Richtung, wobei die Größe vom Winkel zur Ekliptik des aussendenden Objekts abhängig ist.
Vorab ein Gedankenexperiment: Drei Raumschiffe A, B und C bilden im gravitationsfreien Raum ein rechtwinkliges Dreieck. B befindet sich im rechten Winkel. A und B sind relativ in Ruhe. C bewegt sich mit großer Geschwindigkeit auf B zu. Zwei identische Lichtquellen eine auf A und eine auf B senden Licht gleicher Frequenz aus. Auf C wird die Frequenz beider Lichter gemessen.
Das Ergebnis ist uns klar. Aus allen möglichen Richtungen erreicht uns Licht von Objekten mit allen möglichen Bewegungswinkeln und die Dopplerverschiebung entspricht immer exakt der relativen Geschwindigkeit zwischen Quelle und Ziel. Das von B kommende Licht ist also wegen der höheren relativen Geschwindigkeit etwas »blauer« als das von A kommende. Der entscheidende Aspekt ist hier die Zeit!
A und B befinden sich in Ruhe, haben also auch die gleiche Zeit. Aber welche Zeit »läuft« relativ zu A und B auf C? C bewegt sich mit unterschiedlichen Vektoren also auch mit unterschiedlichen relativen Geschwindigkeiten zu A und B. Die Relativitätstheorie scheint hier ein ernstes Problem zu haben. Die Dopplerverschiebung lässt sich also ausschließlich mit relativen Geschwindigkeiten erklären. Zeitverschiebungen spielen hier keine Rolle.
Ein weiteres Gedankenexperiment: Wieder drei Raumschiffe A, B und C im gravitationsfreien Raum, allerdings jetzt auf einer geraden Line mit B in der Mitte. A und B sind wieder relativ in Ruhe. C bewegt sich mit großer Geschwindigkeit einmal auf B zu und ein anderes Mal von B weg. Ein auf A installierter LASER gibt ein stark gebündeltes Licht im Sekundentakt in Richtung B also auch in Richtung C ab. Auf B ist eine bewegliche Spiegelkonstruktion installiert, deren einer Spiegel den LASER-Strahl von A zu einem zweiten Spiegel reflektiert, der ihn wieder in Richtung C abstrahlt. Schon die Versuchsanordnung beweist, dass die Bewegung von C keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Lichtes zwischen A und B haben kann. Das Licht für C kann nicht eher oder später am Spiegel sein wie das Licht für den Spiegel selbst.
Die Geschwindigkeit des Lichtes zwischen A und C auf der Teilstrecke A – B wird ausschließlich von den physikalischen Bedingungen zwischen A und B bestimmt. Die Bewegung von C relativ zu A und B spielt keine Rolle. Der Einwand, man müsse hier zwei Teilabschnitte unabhängig voneinander betrachten, gilt nicht! Die Spiegelkonstruktion auf B ist beweglich. Wir ziehen den Spiegel aus dem Lichtstrahl. Wenn sich jetzt was an der Geschwindigkeit des Lichtes zwischen A und B ändern soll, muss jemand dem Licht »sagen«, dass der Spiegel weg ist. Mehr noch, wenn die Entfernung zwischen A und B laufzeitenrelevant ist, muss man dem Licht direkt beim Austritt aus dem LASER sagen, dass der Spiegel in einer bestimmten Zeit verschwinden wird!
Die Relativitätstheorie hat ein weiteres ernstes Problem bekommen. Für die Grundfrage lässt sich jetzt jedoch sagen, dass die Komponente »Bewegung der Erde um die Sonne« weder bei der Abstrahlung noch auf dem Wege den Dopplereffekt beeinflussen kann, da weder das Ziel noch die Bewegung des Zieles bekannt ist. (Die Aussage ergibt sich aus der jetzt angenommenen Ausbreitungstheorie des Lichtes. Ist aber, wie wir gleich sehen werden, für das letzte Teilstück des Weges falsch.)
Noch ein Experiment, jetzt aber ein wirklich durchgeführtes, absolut geniales Experiment: Der Michelson-Versuch liefert uns den Schlüssel zum Verständnis der Lichtausbreitung! Erstmal beweist er, dass die Komponente »Bewegung der Erde um die Sonne« auch nicht beim Auftreffen auf die Erde den Dopplereffekt beeinflussen kann. Alles Licht, egal wo es herkommt und in welchen Winkel es einfällt, hat immer die gleiche Geschwindigkeit relativ zur Versuchsanordnung. Das Messgerät kann aber die Dimension der Geschwindigkeit »Bewegung der Erde um die Sonne« nicht kennen. Außerdem hat das Messgerät keine Ahnung ob es bei Licht von recht addieren und bei Licht von links subtrahieren soll oder umgekehrt. Das Licht muss beim Auftreffen auf die Versuchsanordnung die Komponente »Bewegung der Erde um die Sonne« im Dopplereffekt schon in sich haben! Wie bereits oben belegt spielen etwaige Zeitverschiebungen oder Lorenztransformationen keine Rolle.
Da das Licht die Komponente »Bewegung der Erde um die Sonne« schon in sich trägt und alles Licht, egal wo es herkommt und in welchen Winkel es einfällt auf der Erde die gleiche Geschwindigkeit hat, muss es sich in einem Medium bewegen und dieses Medium muss sich mit der Versuchsanordnung und damit mit der Erde zumindest in der Umgebung der Versuchsanordnung in Ruhe befinden!