도구스학업·수학

케플러 제3법칙 계산기

궤도 고도에서 공전 주기를, 주기에서 고도를 계산합니다. 정지궤도 높이와 태양계 행성 거리도 함께 냅니다.

km

공전 주기

1.54시간

공전 속도 7.673 km/s

궤도 긴반지름6,771 km
표면에서 고도400 km
공전 주기1.54시간
공전 속도7.6726 km/s
지구 반지름6,371 km

태양계 행성

행성공전 주기태양 거리
수성88일0.387 AU
금성224.7일0.723 AU
지구365.3일1 AU
화성687일1.524 AU
목성11.9년5.2 AU
토성29.4년9.531 AU
천왕성83.7년19.142 AU
해왕성164.8년30.058 AU

태양 거리는 공전 주기만으로 계산한 값입니다. 알려진 거리와 0.5% 안쪽으로 맞습니다.

도는 물체의 질량은 상관없습니다. 식에 중심 천체의 질량만 들어가기 때문입니다. 같은 높이라면 작은 인공위성이든 커다란 우주정거장이든 같은 주기로 돕니다. 갈릴레이가 목성의 위성들을 보고 알아낸 것도 이 규칙성입니다.
정지궤도가 35,786km인 이유가 이 식으로 나옵니다. 지구가 한 바퀴 자전하는 데 걸리는 항성일(23시간 56분 4초)과 공전 주기가 같아지는 높이입니다. 24시간으로 계산하면 60km쯤 어긋나는데, 지구는 태양 주위를 돌기도 해서 별 기준 자전 주기가 24시간보다 4분 짧기 때문입니다.
낮은 궤도일수록 빨리 돕니다. ISS는 고도 408km에서 92분에 한 바퀴, 시속 27,600km로 움직입니다. 반대로 정지궤도는 24시간에 한 바퀴라 지상에서 보면 늘 같은 자리에 있습니다. 통신·기상 위성이 여기 있는 이유입니다.

계산 방법

  1. 1중심 천체를 고릅니다.
  2. 2고도를 넣으면 주기가, 주기를 넣으면 고도가 나옵니다.
  3. 3지구를 고르면 ISS·정지궤도 같은 실제 궤도를 눌러 볼 수 있습니다.

자주 묻는 질문

공전 주기의 제곱이 궤도 긴반지름의 세제곱에 비례한다는 법칙입니다. T² = (4π²/GM)·a³로 쓰며, 비례상수가 중심 천체의 질량으로만 정해집니다. 거리를 네 배로 하면 주기는 여덟 배가 됩니다.

아닙니다. 식에 도는 물체의 질량이 들어가지 않습니다. 같은 높이라면 작은 큐브위성이든 400톤짜리 우주정거장이든 같은 주기로 돕니다. 중력이 무거운 물체를 더 세게 당기지만 그만큼 방향을 바꾸기도 어려워 상쇄되기 때문입니다.

공전 주기가 지구의 자전 주기와 같아지는 높이이기 때문입니다. 기준은 24시간이 아니라 항성일(23시간 56분 4초)입니다. 지구가 태양 주위를 돌기도 해서 별을 기준으로 한 자전 주기가 태양 기준보다 약 4분 짧습니다. 24시간으로 계산하면 60km쯤 어긋납니다.

고도 약 408km에서 92분에 한 바퀴, 초속 7.7km(시속 약 27,600km)로 움직입니다. 하루에 지구를 열다섯 바퀴 넘게 돕니다. 낮은 궤도일수록 중력이 강해 더 빨리 움직여야 떨어지지 않습니다.

있습니다. 이 도구의 표는 공전 주기만으로 계산한 태양 거리이며, 알려진 값과 0.5% 안쪽으로 맞습니다. 케플러가 망원경 없이도 행성들의 상대 거리를 알아낼 수 있었던 이유입니다.

탈출속도(escape-velocity)는 중력을 완전히 벗어나는 데 필요한 속도이고, 이 도구는 궤도를 도는 데 걸리는 시간을 냅니다. 두 도구는 같은 천체 질량·반지름 자료를 씁니다.

알아두면 좋은 점

  • 원궤도를 가정한 계산이며 실제 궤도는 타원이라 근지점·원지점 속도가 다릅니다.
  • 대기 저항과 다른 천체의 중력은 반영하지 않았습니다.
  • 행성 공전 주기는 위키백과 "Orbital period"의 항성 주기 값입니다(2026-08-29 확인).

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마지막 검증: 2026년 8월 29일 · 결과는 참고용 추정치입니다.