כיצד הסיבוב והטיה של כדור הארץ יכולים להשפיע על האקלים העולמי?

על שם מילוטין מילנקוביץ ', המתמטיקאי שתיאר אותם לראשונה, מחזורי מילנקוביץ הם וריאציות איטיות בסיבוב ובהטיה של כדור הארץ. מחזורים אלה כוללים שינויים בצורת מסלול כדור הארץ, כמו גם זווית וכיוון הציר עליו כדור הארץ מסתובב. וריאציות אלה מתרחשות באטיות ובקביעות, וגורמות למחזורי שינוי בכמות קרינת השמש (החום) המגיעה לכדור הארץ. מדענים מאמינים כי מחזורים אלה עשויים להשפיע על דפוסי מזג האוויר לטווח הארוך, או על האקלים.

אקסצנטריות מודדת סטיות במסלול האליפטי (המוארך) של כדור הארץ ממסלול סימטרי, מעגלי. אם אקסצנטריות היא אפס, מסלול הוא מעגלי. ככל שמסלול הופך אליפטי יותר, האקסצנטריות שלו מתקרבת יותר למסלול. שני המרחקים החשובים ביותר בין כדור הארץ לשמש מתוארים כפריהליון, או הנקודה במסלול כדור הארץ כשהוא הכי קרוב לשמש, ואפליון, או כשהוא הכי רחוק. ההבדל בין מרחקים אלה נקרא אקסצנטריות. אקסצנטריות כדור הארץ משתנה בין 0.0005 ל -0.06, וככל שמספר זה גדול יותר, כך קרינת השמש מגיעה יותר לפני כדור הארץ. מחזורי אקסצנטריות נמשכים בין 90,000 ל 100,000 שנה.

זווית ציר כדור הארץ מכונה אלכסוניותה. אם העקום של כדור הארץ היה שווה לאפס (ללא הטיה כלל), לכדור הארץ לא יהיו עונות מכיוון שלא תתרחש שום שינוי בטמפרטורה. בחורף, חצי הכדור הצפוני (בו נמצאת רוב האדמה של כדור הארץ) מוטה מהשמש ומקבל קרינת שמש בזווית רבה יותר. התוצאה היא טמפרטורות קרות יותר ושינויי טמפרטורה קיצוניים יותר. במהלך הקיץ, האדמה מוטה לכיוון השמש, וכתוצאה מכך טמפרטורות חמות ושינויים קיצוניים פחות. מחזורי העקיפה נמשכים 40,000 שנה והטיה עצמה משתנה בין 22 ל -24.5 מעלות.

Precession מתאר את הנדנוד הקל בציר כדור הארץ שנגרם על ידי הירח וכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. מחזורי דיכאון משנים את זמני פריהליון ואפליון, גורמים לעלייה וירידה בניגוד העונתי. כאשר חצי כדור מכוון לשמש בפריהליון, נוצרים הבדלים קיצוניים בעונות השנה, ודפוס זה מתהפך בחצי הכדור הנגדי. ציר כדור הארץ מתנדנד במחזורים הנמשכים 26,000 שנה.

ההשפעות המשולבות של מחזורי האקסצנטריות, האלכסוניות והמצוקה גורמות לשינויים בדפוסי מזג האוויר על פני כדור הארץ. כדור הארץ נמצא במרחק של 5 מיליון ק"מ (3 מיליון מיילים) רחוק יותר מהשמש באפליון מאשר בפריהליון. נכון לעכשיו, הקיץ בחצי הכדור הצפוני מתרחש ליד אפליון, כך שהבדלי הטמפרטורה פחות קיצוניים והאקלים מתון. לפני שש עשרה אלף שנה, החורף התרחש בחצי הכדור הצפוני באפליון, והיו הבדלים קיצוניים בטמפרטורה. מדענים מאמינים כי הבדלים אלה עשויים להסביר את תנועת הקרחונים כאשר הם מתקדמים שוב ושוב ונסוגים ברחבי היבשות, ומשפיעים על מחזורי האקלים ארוכי הטווח של כדור הארץ.