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地球的變動

地球圍繞自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)和在軌道上繞著太陽公轉(zhuǎn)的過程中，會有幾個準周期的變化發(fā)生。運動曲線上雖然有大量的正弦成分，但僅有幾個成分在主導 。米蘭科維奇研究軌道離心率、傾角、和進動的變化。這些在運動和方向上的變化改變了太陽輻射抵達地球的方向和數(shù)量，這是所知的 太陽強迫作用 （一個 輻射強迫作用 （ 英語 ： Radiative forcing ） 的例子）。北極附近地區(qū)由于有大量的陸地，變動被認為比較重要，這是因為陸地的反應比海洋快速。

軌道形狀（離心率）

圓軌道，沒有離心率。軌道有0.5的離心率。 

地球的軌道是橢圓形，而離心率是測量橢圓與圓形的偏差。地球軌道的形狀是從接近圓形（低離心率的0.005）到輕度的橢圓（高離心率的0.058），平均的離心率是0.028，這些變化的主要周期是413,000年（離心率改變±0.012）。其它較主要的周期是是95,000年和125,000年（聯(lián)結的周期是400,000年），而分異松散的周期是100,000年)。目前的離心率是0.0167。

如果地球是唯一環(huán)繞著太陽的行星，它的離心率即使經(jīng)過數(shù)百萬年也不會有感覺得到的輕微變化，地球軌道離心率的改變主要是受到木星和土星不同引力的交互作用影響。橢圓軌道的離心率雖然會改變，但橢圓軌道的半長軸不會改變。從攝動理論的觀點，使用天體力學計算軌道的演化，半長軸是絕熱不變量。依據(jù)開普勒第三定律，軌道周期是由軌道半長軸測定的。因此，地球的軌道周期，恒星年，當軌道逐漸變化時，長度也仍然保持著不變。當半短軸隨著離心率的增加縮短時，季節(jié)的變化會加劇 ，但根據(jù)開普勒第二定律，行星的平均太陽輻射變化在低離心率時只有微量的變化。

同樣的平均輻射與平均溫度并不會有相對應的關聯(lián)性（由于史蒂芬-波茲曼定律是非線性的）。一個與溫度20°相對應的輻射，可以有±50 %的對稱變化（例如，來自季節(jié)的變化 ）。我們觀測到的溫度變化對應于平均16℃（也就是說偏差有n-4℃）。并且在一天之中的輻射變化（仍然對應于平均溫度20℃），我們觀察到的平均溫度是（對零熱容量）-113℃。

在最靠近太陽時（近日點）相對增加的太陽輻射大約是在距離太陽最遠時離心率的4倍。以目前的軌道離心率，這相當于增加6.8%入射的太陽輻射，而目前近日點和遠日點的差異只有3.4%（510萬公里）?，F(xiàn)在通過近日點的日期大約在每年的1月3日，而經(jīng)過遠日點的日期大約是7月4日。當?shù)厍蜍壍雷顧E圓時，在近日點的太陽輻射量將比遠日點時大23%。

軌道力學要求季節(jié)的長度與季節(jié)的象限領域成正比，因此在離心率的極端值時，在軌道遠心點端的季節(jié)持續(xù)的時間也會大幅的增長。當秋天和冬天是在出現(xiàn)在近心端時，如同目前北半球的狀態(tài)，地球在軌道上的移動速度是最快的，因此秋天和冬天會比春天和夏天稍短一些。像這樣，夏天比冬天長4.66天，春天比秋天長2.9天。

轉(zhuǎn)軸傾角（傾角）

  地軸傾斜的范圍在22.1-24.5°。

地球的轉(zhuǎn)軸傾角（傾斜）是地球的轉(zhuǎn)軸相對于軌道平面的角度。角度變化的范圍是2.4°，在大約41,000年的周期內(nèi)從傾斜22.1°緩慢的變化至24.5°并且再復原。當傾角增加時，日照（進入的太陽輻射）在季節(jié)周期上的振幅也增加；在兩個半球的夏季都會接收到更多的太陽輻射通量，而冬季的輻射通量減少。

但是，這種冬夏兩季的反相變化在地表各處幅度不盡相同。當傾角增加時，高緯度的年平均日照幅度會增加，同時低緯度感受的日照量會減少。涼爽的夏天造成先前在冬天的冰雪融化量減少，暗示著冰河期的開始。所以可以說，較小的傾角是冰河期所喜愛的，因為高緯度平均日照量的降低，以及夏季日照量的縮減。但是，沒有氣候變化與軸傾角極端值變化之間有意義的關聯(lián)。

科學家利用電腦模型研究更極端的地軸傾斜，比那些實際發(fā)生過更高的軸傾角，引發(fā)高緯度的極端氣候，以個別的研究能否威脅目前已經(jīng)存在地球上的高等生物型態(tài)的生命。它們注意到高傾角并不能完全的消除一顆行星的生物，但會使它更難以茁狀和成長，而且也會讓現(xiàn)今存在于土地上的溫血生物衰弱. 。

目前地球相對于軌道平面的傾角是23.44度，大約是在各個極端值的中間。傾角是在周期的減少階段中，大約公元10,000年會達到其最小值。這一趨勢的本身往往會造成溫暖的冬季和涼爽的夏季，但是增強的溫室氣體可能會超越這種變化的影響。

軸向進動

  進動的運動。

地球自轉(zhuǎn)軸的方向相對于恒星的變化稱為進動，周期大約是26,000年。這種陀螺的運動是由于太陽和月球?qū)腆w的地球，加上地球的形狀是扁橢球而不是理想的球，所施加的潮汐力，而太陽和月球有著大約一致的效果。

當自轉(zhuǎn)軸的方向在軌道的近日點朝向太陽時，一個極半球的季節(jié)有著較大的變化而另一個極半球的季節(jié)變化較為溫和。在近日點時是夏季的半球，接收到的太陽輻射會相對應的增加，而這個半球在冬季也會相對的較為寒冷。另一個半球則會有較溫暖的冬季和較為涼爽的夏季。

當?shù)厍虻慕拯c和遠日點是朝向分點時，北半球和南半球有著相似的季節(jié)分布狀態(tài)。

在目前，當南半球的夏季時地球位于近日點，并且在遠日點時是南半球的冬季。因此，當其它的因素都相同時，南半球的季節(jié)會比北半球的較為極端。

拱線進動

  以橢圓軌道（卵型）環(huán)繞太陽的行星，其軌道會隨者時間改變（拱線進動），圖中的離心率在視覺上被夸大了。在太陽系內(nèi)大多數(shù)天體的離心率都很小，幾乎接近圓形。

  拱線進動對季節(jié)的影響。

另一方面，橢圓軌道本身在空間中的行進，主要是受到木星和土星交互作用的結果。這種軌道進動和陀螺旋轉(zhuǎn)軸的運動是有著相同的意義，會使分點歲差相對于近日點進動的周期從25,771.5年縮短至大約為21,636年。

軌道傾角

地球軌道的傾角會在現(xiàn)在的軌道平面上以70,000年的周期向上和向下漂移。米蘭科維奇沒有研究這種三維空間的運動，這種運動被稱為 黃道進動 或是 行星進動 。

近期的研究人員注意到這種軌道的漂移也會相對于其他的行星軌道移動。 不變平面 （ 英語 ： Invariable plane ） ，代表太陽系角動量的平面，大約就是木星的軌道平面。地球的軌道以100,000年的周期相對于不變的平面傾斜；很偶然的機會，這非常類似于100,000年的離心率周期。這個100,000年的周期與100,000年的冰河期周期模式相符合。

不變的平面中曾被認有塵埃和其它碎片形成的盤面，并且會通過幾種可能的手段影響到地球的氣候。地球目前在每年的1月9日和7月9日通過不變平面，雷達的偵測顯示這時流星和相關的夜光云的數(shù)量都有增加 。

使用南極冰核中困住的氣泡中氣體的氫氮比率進行的年代學研究，這似乎可以直接反應當?shù)氐娜照眨瑥谋酥杏涗浀臍夂驅(qū)霰卑肭蛉照盏慕Y論，一如米蘭科維奇的假說（Kawamura et al., Nature, 23 August 2007, vol 448, p912-917）。這是驗證米蘭科維奇假說追加的一個新方法，并且與100,000年周期的"傾斜"理論是不吻合的。

問題

因為觀測到的氣候周期正好符合了軌道周期，使軌道理論獲得了壓倒性的支持。然而，在理論的滿足和觀測上還是有幾個困難。

  沉積物的性質(zhì)以循環(huán)的方式在改變，從沉積的紀錄中可以顯示這些周期。此處，循環(huán)可以從不同植被的顏色和電阻觀測出來。

十萬年的問題

100000年問題是離心率的變化對太陽強迫的比進動或傾角一個顯著較小的影響 - 按照理論，并因此可能預期會產(chǎn)生最弱的效果。

延伸讀物

Roe G. In defense of Milankovitch. Geophysical Research Letters. 2006, 33 : L24703. doi:10.1029/2006GL027817 . This shows that Milankovitch theory fits the data extremely well, over the past million years, provided that we consider derivatives.

Zachos J, Pagani M, Sloan L, Thomas E, Billups K. Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present. Science. 2001, 292 (5517): 686–693. doi:10.1126/science.1059412 . PMID 11326091 . This review article discusses cycles and large-scale changes in the global climate during the Cenozoic Era.

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