A jégkorszakok kialakulásának feltételei

A földi éghajlat-ingadozások okait nagyon sokan kutatták már, azonban átfogó magyarázatot még egyetlen elmélet sem adott. A hipotéziseket több csoportba sorolhatjuk.

A geológiai elméletek egy része a kontinensek vándorlásával igyekszik megmagyarázni az éghajlat változásait, többen pedig a hegységképző folyamatoknak tulajdonítanak ilyen hatást. E kutatók elképzelése szerint a jégkorszakok kialakulásának az egyik fontos feltétele, hogy legalább az egyik pólus környékén nagy kiterjedésű szárazföldek helyezkedjenek el. Az elképzelések másik csoportja fizikai-kémiai jellegű. A Föld klímájának ingadozásait a légkör kémiai összetételének változásaiban, és azoknak a Föld hőháztartására gyakorolt hatásaival magyarázzák. Egyes kutatók szerint Napunk változó fényű csillag, ezért 200-250 millió éves ritmusban megváltozik a sugárzása során kibocsátott energia mennyisége, ami természetesen kihat a Föld éghajlatára is. A legkidolgozottabb, és a kutatók körében is a leginkább elfogadott elmélet szintén csillagászati okokat lát az ingadozások mögött. Azt az elképzelést, miszerint az évszakok jellegének csillagászati okokra visszavezethető változásai szabályos időközönként eljegesedést idézhetnek elő, már a múlt században felvetették. Az elmélet részletes kidolgozása és matematikai formába öntése Milutin Milankovics jugoszláv csillagász munkássága nyomán. Véleménye szerint a szóban forgó csillagászati "ritmusszabályozónak" három összetevője van.

Az első tényező a Föld forgástengelyének hajlásszöge.
A hajlásszög növekedésének hatására az évszakok szélsőségesebbeké válnak mindkét félgömbön. A nyarak melegebbek, a telek hidegebbek lesznek.
 

A második tényező a Föld pályájának alakja. Ha nő a pálya excentricitása, akkor nő a különbség a Nap és a Föld legkisebb és legnagyobb távolsága között. Ennek az lesz a következménye, hogy az egyik félgömbön szélsőségesebbé, a másikon pedig mérsékeltebbé válnak az évszakok.

A harmadik csillagászati ciklus a precesszió, vagyis a Föld forgástengelyének billegése.
Milankovics kiszámította, hogy e három tényező együttes hatására a nyári napsugárzás mennyisége akár 20 százalékkal is változhat az északi sark közelében. Véleménye szerint ez elég ahhoz, hogy a szárazföldek északi részét borító jégmező előrenyomuljon olyan időszakokban, amikor hűvös nyarak. A tengerfenék üledékéből vett fúrómagminták elemzése arra utal, hogy a szóban forgó izotópok hányadosa nagyjából a Milankovics által leírt ciklusokkal összhangban növekedett és csökkent. Az 1950-es években kezdődött mérések óta sok száz tengeri üledékből vett mintában elemezték az oxigén izotópjainak arányát. Az összes adat ismeretében elkészített kronológia alapján kimutatható, hogy a tengeri üledék összetételében ugyanaz a periodicitás figyelhető meg, mint a Föld pályáját meghatározó folyamatokban. Az elmúlt 800 ezer év folyamán a Föld összes jégkészletének mennyisége 100 ezer évenként ért el maximumot, ami pontosan megfelel az excentricitás változásában érvényesülő periodicitásnak. Ezenkívül minden egyes ciklusra rárakódtak kisebb hullámok is: a jégtömeg átmeneti, kisebb mértékű csökkenései és növekedései. Ezek az ingadozások a precesszió és a tengelyferdeség változásának megfelelően 23 ezer, illetve 41 ezer éves periodicitást mutattak.