Круговая орбита представлена в верхнем левом углу диаграммы. Гравитационный колодец центральной массы показывает потенциальную энергию; красным цветом показана кинетическая энергия. Высота области кинетической энергии остаётся постоянной при движении по окружности с постоянной скоростью.
Круговая орбита — орбита, все точки которой находятся на одинаковом расстоянии от центральной точки, создаваемая обращающимся вокруг неподвижной оси телом.
Далее будет рассматриваться понятие круговой орбиты в астродинамике и небесной механике. Центростремительной силой является гравитационная сила. Указанная выше неподвижная ось проходит через притягивающий центр перпендикулярно плоскости орбиты.
Для данной орбиты не только расстояние от центра, но и линейная скорость, угловая скорость, потенциальная и кинетическая энергии являются постоянными. Перицентра и апоцентра нет. У круговой орбиты нет аналога среди радиальных траекторий.
Трансверсальное ускорение (перпендикулярное скорости) изменяет направление вектора скорости. Если оно постоянно по величине и меняется вместе с направлением скорости, то мы имеем круговое движение. Выполняется следующее равенство:
M — сумма масс обоих тел (M1+M2), хотя на практике, если масса одного из компонентов значительно превышает массу второго, то массой второго тела пренебрегают, что несильно сказывается на результате,
Для удобства будем использовать единицы измерения, в которых .
4-вектор скорости для тела на круговой орбите задаётся выражением
( постоянно на круговой орбите, координаты можно выбрать таким образом, ято ). Точка над символом переменной обозначает производную по собственному времени .
Для массивной частицы компоненты 4-вектора удовлетворяют уравнению
Используем уравнение геодезической линии:
Единственное нетривиальное уравнение при :
Отсюда получаем
Подставляем данное выражение в уравнение для массивной частицы:
Следовательно
Предположим, что наблюдатель находится на радиуса и не движется относительно центрального тела, то есть его 4-вектор скорости пропорционален вектору \partial_t</math>.
Произведение 4-векторов скорости наблюдателя и обращающегося тела приводит к выражению