根據萬有引力定律，在地球上人造衛星，要想脫離地球引力，則必須具備第一宇宙速度，也就是7.9km/s 。其推導公式爲：
萬有引力公式
解得GM=V² r，將r = 6.375×106m，地球質量M=5.965×10^24kg，萬有引力常數6.67259×10^-11 代入，並開平方，得v≈7.9 km/s 。
當到達這一速度之後，衛星將環繞地球運動。這裏的“環繞地球”運動，實際上指的是離地面不遠的距離，是“沿着”地球表面執行的，也就是公式中r的的距離。如果保持這個距離的前提下，繼續增加速度，那麼衛星將脫離地球的引力作用範圍，成爲一個和地球“並列”的“行星”。
三大宇宙速度
那麼一般人造地球衛星都是作用在地球的引力範圍之內，也就是說繞着地球旋轉，一般軌道都是比較高的，遠大於r的距離。那麼在升高軌道之後，繞地球旋轉的人造衛星，速度是多少呢。接下來從兩方面分析。
第一還是從萬有引力定律入手：
萬有引力公式
從公式來看，質量和G不變，r變大，必定會引起v的減小。也就是說在進入高軌道的地球衛星速度會減小。
另一方面，從能量守恆的角度來看，軌道變高，勢能變大，必然導致動能減小，因此速度減小。
從這兩方面分析，結果殊途同歸，所以在人造衛星進入太空之後，繞地球運動的速度小於第一宇宙速度7.9km/s 。
