Jelöljük a Föld sugarát $R$-rel, az üreg sugarát $r$-rel, mélységét $H$-val, a ,,behorpadás'' nagyságát pedig $h$-val! A víz felszínének alakját az a feltétel szabja meg, hogy a felszín bármely pontjában a gravitációs helyzeti energia ugyanakkora kell legyen. (Ha nem így lenne, a víz a nagyobb energiájú helyről az alacsonyabb felé folyna.)
Hasonlítsuk össze az ábrán látható $A$ és $B$ pontokba helyezett egységnyi tömegű test energiáját! Mivel a Föld átlagsűrűsége $\overline{\varrho }\approx \mathrm{5,5}\text{kg}/{\text{dm}}^3$, és az üreg ,,anyaghiánya'' úgy vehető figyelembe, mintha egy $\Delta \varrho =-2{\varrho }_{\text{<span style="font-weight: normal;font-style: normal;">víz</span>}}=-2\text{kg}/{\text{dm}}^3$ sűrűségű testet helyeztünk volna szimmetrikus tömegeloszlású Föld megfelelő helyére, a $V_{\text{pot}}\left(A\right)=V_{\text{pot}}\left(B\right)$ feltétel: