Les cycles de Milankovitch sont des variations quasi périodiques de la géométrie orbitale et axiale de la Terre qui modulent la quantité et la distribution du rayonnement solaire reçu par la planète à des échelles temporelles de dizaines à centaines de milliers d'années. Ils sont les principaux responsables de l'alternance entre glaciations et périodes interglaciaires au cours du Quaternaire.
- Excentricité (~100 000 et ~400 000 ans) : l'orbite terrestre varie entre presque circulaire et légèrement elliptique, modifiant la distance moyenne au Soleil et affectant le rayonnement total reçu d'environ 0,2 %.
- Obliquité (~41 000 ans) : l'inclinaison de l'axe terrestre oscille entre 22,1° et 24,5° (actuellement 23,44°), modulant l'intensité des saisons. Plus l'inclinaison est grande, plus les étés sont chauds et les hivers froids.
- Précession (~26 000 ans) : l'axe terrestre « oscille » comme une toupie, changeant à quel point de l'orbite tombe chaque saison. Actuellement, le périhélie coïncide avec l'hiver boréal.
La clé est l'ensoleillement estival aux hautes latitudes de l'hémisphère nord : lorsqu'il est faible, la neige hivernale ne fond pas complètement, s'accumulant année après année jusqu'à former des glaciers continentaux. Bien que les cycles de Milankovitch opèrent sur des échelles de milliers d'années, ils démontrent l'extrême sensibilité du climat à des changements relativement faibles du rayonnement.