Newton Principiájának talán legizgalmasabb részében megadja azokat a feltételeket, amelyek mellett egy földi test égitestté tehető. Ő úgy gondolta, hogy elegendően magas hegy tetejéről vízszintesen kilőve valamit, az megkerülheti a Földet, sőt újabb és újabb köröket is befuthat, ha a mozgás légüres térben történik.

Ma is úgy állítják az űrrakétákat, űrhajókat Föld körüli pályára, hogy egy bizonyos magasságba juttatva, ott az adott pályához tartozó kezdősebességgel, érintő irányban elindítják. Általában ezek a mesterséges égitestek persze, nem pontosan kör, hanem ellipszis pályán haladnak, a számítások egyszerűsítése miatt azonban megtehetjük, hogy körpályát feltételezünk.

A mesterséges hold keringési idejét határozzuk meg abból az összefüggésből, hogy egyenletes mozgás esetén a befutott ívhossz a sebesség és az eltelt idő szorzata:

Az a sebesség, amellyel körpályán keringhet egy test, pontosan meghatározott:

Ennek felhasználásával a keringési idő

A végeredményből látszik, hogy minél magasabban kering egy mesterséges égitest, annál nagyobb a keringési ideje.

Nézzük meg, milyen sebességre kell gyorsítani a rakétáknak az űrhajót, hogy azután az kikapcsolt hajtóművel körpályán keringjen! A körmozgást végző, m tömegű testre fölírhatjuk a mozgásegyenletet:

ahol r jelenti a Föld középpontjától mért távolságot, azaz ha az űrhajó a Föld felszíne fölött h magasságban mozog, r=RF+h . Látható, hogy adott h magasságban egyértelműen meghatározott az a sebesség, amellyel körpályán keringhet az űrhajó.

Ettől a sebességtől kissé eltérve a mesterséges égitest ellipszispályára kerül. A Kepler-törvényeknek megfelelően nagyobb lesz a sebessége a pálya Földhöz közelebbi részén, és lassabban halad, amikor távolabb van a Földtől.

Azt a sebességet, amelyre egy mesterséges égitestet fel kell gyorsítani ahhoz, hogy az adott bolygó felszínéhez közel körpályára kerüljön, I. kozmikus sebességnek nevezzük.

Geostacionárius mesterséges holdról beszélünk, ha a mesterséges hold mindig a Föld ugyanazon pontja felett tartózkodik.

Geostacionárius mesterséges hold meghatározásából következik, hogy a mesterséges holdnak mindig az Egyenlítő felett kell tartózkodnia, és a keringési idejének meg kell egyeznie a Föld forgási idejével.