概念

如果軌道的某一部分進入了大氣層，他的軌道就會因為拖曳而衰變。每一次通過近心點，這個物體就會與大氣摩擦，并且失去能量。每次，物體都是很精確的在動能最大時損失能量，因此軌道的離心率都會降低（更接近圓軌道）。這與擺錘的能量損失會使他在最低點的速度減慢，與最高點的高度降低現象是相似的。在連續不斷的作用下，軌道受大氣影響的路徑一次比一次長，受到的影響也一次比一次明顯。最后，作用的影響變得很大，即使以最大動能也不能繼續維持軌道在受到大氣層拖曳影響的極限之上。當這種情況發生時，物體將迅速的以螺旋形路徑下降并與中心物體交會。

大氣層邊界的變化很大，當太陽極大期時，大氣層會產生拖曳作用的高度與太陽極小期時相差達100公里以上。

有些具有良好傳導性的衛星也會因為地球磁場的拖曳作用而發生軌道衰變。基本上，金屬線切過磁場時，其作用就像發電機一樣。金屬線會將電子由接近真空的一端移動至接近真空的另一端，軌道能量就會在金屬線中轉換成熱。

軌道可以使用火箭馬達在路經中的某一點改變動能而進行人為的改變，這是將化學能或電能轉換成動能。以這些方法可以促進軌道的形狀和指向的改變。

另一種以人為方法影響軌道的方法是使用太陽帆或磁性帆。這種形式的推力除了來自太陽之外，不需要使用火箭或其他形式的能量輸入來推進，因此可以不受限制的使用。可以參考靜星（statite）所提出的這一種使用方法。

在同步軌道上環繞中心運轉的物體也會因為潮汐力產生軌道衰變。在軌道上的物體因為拖曳使主體產生潮汐隆起，并且因為在同步軌道之中的物體運動得比表面上的物體為快，因此隆起物的移動會滯后一個小的角度。隆起物的重力因而會在衛星的主軸上延著運動方向產生一個微小的分量。隆起的近端會使衛星減速得比遠端造成的加速還大，結果使得軌道衰變。反過來說，衛星給了隆起物一個扭矩，并且加速了他的自轉。人造衛星相對于行星來說是太微小了，因此對行星的潮汐效應影響不了軌道，但是在太陽系內有些衛星在這種機制下遭受過潮汐力造成的軌道衰變。火星最內側的衛星弗伯斯是一個最好的例子，在五千萬年內不是將撞擊至火星的表面，就是將被破壞而形成一個環帶。

最后，軌道還會因為重力波的輻射而衰變。這個機制對絕大多數的天體都是極端微弱的，只有在很巨大的質量和加速度的結合下，例如一對密接的黑洞或中子星互繞的情況下，才會顯現出來。

定義及公式

軌道衰變就是低軌飛行器的軌道緩慢衰降。其因是高層大氣的阻力是一種耗散力，使低軌飛行器的軌道緩慢衰降。通過力學原理，可以通過飛行器軌道的衰降數據反演出高層大氣密度。根據飛行器軌道衰變公式：

其中K是由衛星質量、風阻系數、迎風面積共同決定的一個量，對于確定的衛星在較長時間平均下，K為常量； 為大氣密度， 為飛行器軌道半長軸。

從這個軌道衰變公式可以計算出相應的大氣密度數值。由于高層大氣的主要熱源來自太陽的極紫外輻射和X射線對氧分子的加熱以及高能粒子在大氣層中的沉降。大陽活動劇烈時，極紫外輻射和X射線增強，同時磁暴引起的高能粒子在大氣層中沉降事件增加，這些會加熱高層大氣并使之密度上升從而增加低軌道飛行器的阻力并降低其軌道。使用低軌飛行器的軌道衰變數據通過物理原理可以反演出高層大氣密度的變化情況以及對當時空間天氣狀況的響應程度。