假设一个椭圆轨道卫星A(轨道参数a,c,近地点速度v1,远地点速度v2),则有:
A在近地点机械能等于A远地点机械能:E1=1/2m×v1²-GMm/(a-c)=1/2m×v2²-G(Mm)/(a+c)
A在远、近地点角动量守恒或利用开普勒第二定律:v1(a-c)=v2(a+c)
解得:E1=-GmM/(2a)
设圆轨道卫星B(轨道半径r,速度v),则有:
B的速度与轨道半径r关系:v²/r=GM/(r²)
B的机械能:E2=1/2mv²-G(Mm)/r
解得:E2=-GmM/(2r)
不妨假设两卫星质量相等(轨道一定,质量不影响周期).由于A与B在轨道交点(同势能)速度大小相等(同动能),所以两者机械能相等,从而有:
-GmM/(2a)=-GmM/(2r)
得:a=