Nommés d'après Milutin Milankovic, le mathématicien qui les a décrits le premier, les cycles de Milankovic sont des variations lentes de la rotation et de l'inclinaison de la Terre. Ces cycles incluent des changements dans la forme de l'orbite de la Terre, ainsi que l'angle et la direction de l'axe sur lequel la Terre tourne. Ces variations se produisent lentement et régulièrement, provoquant des cycles de changement dans la quantité de rayonnement solaire (chaleur) qui atteint la Terre. Les scientifiques pensent que ces cycles peuvent affecter les conditions météorologiques à long terme ou le climat.
Excentricité
L'excentricité mesure les écarts de l'orbite elliptique (allongée) de la Terre par rapport à une orbite circulaire symétrique. Si l'excentricité est nulle, une orbite est circulaire. Au fur et à mesure qu'une orbite devient plus elliptique, son excentricité se rapproche de un. Les deux distances les plus importantes entre la Terre et le soleil sont décrites comme le périhélie, ou le point de l'orbite de la Terre lorsqu'il est le plus proche du soleil, et l'aphélie, ou lorsqu'il est le plus éloigné. La différence entre ces distances est appelée excentricité. L'excentricité de la Terre varie de 0,0005 à 0,06, et plus ce nombre est élevé, plus le rayonnement solaire atteint la surface de la Terre. Les cycles d'excentricité durent entre 90 000 et 100 000 ans.
Obliquité
L'angle de l'axe de la Terre est appelé son obliquité. Si l'obliquité de la Terre était égale à zéro (aucune inclinaison du tout), la Terre n'aurait pas de saisons car aucune variation de température ne se produirait. Pendant l'hiver, l'hémisphère nord (où se trouve la majeure partie de la masse continentale de la Terre) est incliné à l'opposé du soleil, recevant le rayonnement solaire à un angle plus important. Cela se traduit par des températures plus froides et des changements de température plus extrêmes. Pendant l'été, la masse continentale est inclinée vers le soleil, ce qui entraîne des températures plus chaudes et des changements moins extrêmes. Les cycles d'obliquité durent 40 000 ans et l'inclinaison elle-même varie de 22 à 24,5 degrés.
Précession
La précession décrit la légère oscillation de l'axe de la Terre causée par la lune et d'autres planètes du système solaire. Les cycles de précession modifient les périodes de périhélie et d'aphélie, provoquant des augmentations et des diminutions du contraste saisonnier. Lorsqu'un hémisphère est orienté vers le soleil au périhélie, il en résulte des différences extrêmes de saisons, et ce schéma est inversé dans l'hémisphère opposé. L'axe de la Terre oscille selon des cycles qui durent 26 000 ans.
Climat
Les effets combinés des cycles d'excentricité, d'obliquité et de précession provoquent des changements dans les régimes météorologiques sur Terre. La Terre est 5 millions de kilomètres (3 millions de miles) plus loin du soleil à l'aphélie qu'elle ne l'est au périhélie. Actuellement, l'été dans l'hémisphère nord se produit près de l'aphélie, les différences de température sont donc moins extrêmes et le climat est doux. Il y a seize mille ans, l'hiver survenait dans l'hémisphère nord à l'aphélie, et il y avait des différences extrêmes de température. Les scientifiques pensent que ces différences peuvent expliquer le mouvement des glaciers alors qu'ils avancent et reculent à plusieurs reprises à travers les continents, affectant les cycles climatiques à long terme de la Terre.