Yörüngelerin matematiksel özelliklerini Alman gökbilimci ve matematikçi Johannes Kepler (1571-1630) incelemiş ve gezegenlerin hareketlerini belirleyen temel kuralları ampirik olarak ortaya koymuştur. İngiliz fizikçi, matematikçi ve gökbilimci Isaac Newton (1642-1727) bu kuralları fizik temellerine dayanarak kanıtlamış ve kendi geliştirdiği kütleçekimi teorisi ve hareketin temel yasaları ile gökcisimlerinin davranışlarını açıklamıştır.
Bir gökcisminin yörüngesini tanımlamak için "yörünge öğeleri" adı verilen 6 ölçüt gerekmektedir:
- Yörünge eğikliği
- Çıkış düğümüün konumu
- Yörüngenin yarı büyük eksen uzunluğu
- Yörüngenin dışmerkezliği
- Enberi noktasının konumu
- Başlangıç zamanı
Yedinci bir öğe, ortalama anomali gökcisminin herhangi bir anda tanımlanan yörünge üzerindeki konumunu belirler.