從地球表面發射飛行器，飛行器環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二、第三宇宙速度。早期，人們在探索航太途徑時，為瞭估計克服地球引力、太陽引力所需的最小能量，引入瞭三個宇宙速度的概念。假設地球是一個圓球，周圍也沒有大氣，物體能環繞地球運動的最低的軌道就是半徑與地球半徑相同的圓軌道。這時物體具有的速度是第一宇宙速度，大約為7.9公裡/秒。物體在獲得這一水準方向的速度以後，不需要再加動力就可以環繞地球運動。地球上的物體要脫離地球引力成成為環繞太陽運動的人造行星，需要的最小速度是第二宇宙速度。第二宇宙速度為11.2公裡/秒，是第一宇宙速度的
倍。地面物體獲得這樣的速度即能沿一條拋物線軌道脫離地球。地球上物體飛出太陽系相對地心最小速度稱為第三宇宙速度，它的大小為16.6公裡/秒。地面上的物體在充分利用地球公轉速度情況下再獲得這一速度後可沿雙曲線軌道飛離地球。當它到達距地心93萬公裡處，便被認為已經脫離地球引力，以後就在太陽引力作用下運動。這個物體相對太陽的軌道是一條拋物線，最後會脫離太陽引力場飛出太陽系。一些特殊的軌道速度，如環繞速度、逃逸速度(見
航天器軌道速度)，有時也被分別稱為第一、第二宇宙速度。