Согласно гипотезе сербского математика и геофизика Милутина Миланковича, сформулированной им 100 лет назад в работе "Математическая теория тепловых явлений, вызванных солнечным излучением", из-за регулярных изменений параметров орбиты – эксцентриситета, наклона оси вращения и прецессии – земная поверхность нагревается Солнцем по-разному. В результате возникают периоды накопления льда на земной поверхности (оледенения), сменяющиеся более тёплыми периодами – межледниковьями. Это так называемые циклы Миланковича, на их основе строят долгосрочные климатические прогнозы.

У каждого орбитального параметра своя цикличность. Например, эксцентриситет: траектория вращения Земли вокруг Солнца с круговой переходит на более эллиптическую каждые 95, 125 и 400 тысяч лет. Ось вращения планеты отклоняется в пределах 3° от эклиптики — плоскости обращения Земли вокруг Солнца — примерно каждую 41 000 лет. А цикл прецессии — вращения земной оси по конусу на манер гироскопа — в среднем 26 000 лет. За это время земная ось описывает полный круг. При этом, согласно расчетам Миланковича, разница в количестве солнечного света в Северном полушарии достигает 20%.

По циклам Миланковича Земля сегодня должна постепенно остывать, но промышленная революция в конце XIX века переломила природную тенденцию. Сейчас среднегодовые температуры превышают принятые за точку отсчета значения 1960-1990-х годов на 0,6-0,8°. Главная причина – антропогенные выбросы парниковых газов, прежде всего двуокиси углерода.

Учёные из Потсдамского института изучения климатических изменений отмечают, что концентрация двуокиси углерода в атмосфере достигла максимума за 3 миллиона лет. Исследования показывают, что по этой причине средние температуры, никогда не поднимавшиеся за этот период более чем на 2°, выше доиндустриального уровня, и уже в следующие 50 лет могут превысить этот предел.

Однако в период с 1998 по 2013 год климатологи отметили странное явление – при продолжающемся увеличении содержания двуокиси углерода в атмосфере рост глобальной температуры остановился. Учёные высказались весьма осторожно: "Глобальная температура поверхности Земли демонстрирует гораздо меньшую возрастающую линейную тенденцию за последние 15 лет, чем за более длинные периоды – 30 и 60 лет".

Спор между сторонниками и противниками гипотезы антропогенной природы глобального потепления разгорелся с новой силой. Но после того, как в 2013 году температура снова пошла вверх, климатологи заговорили о том, что, вероятно, подобные 15-летние паузы возникают с определенной периодичностью, примерно раз в 30 лет.

Парадокс стабилизации глобальных температур на фоне роста концентрации двуокиси углерода в атмосфере объяснили тем, что в период кажущейся паузы в потеплении Земля продолжает нагреваться, но тепло накапливается в глубинах Мирового океана.

После того, как запасы тепла в океане достигают определенного уровня, снова повышается температура верхних слоёв воды, и с этим и связана цикличность.

Ранее было доказано, что именно ослабление циркуляции воды в океане способствовало удлинению ледниковых периодов в плейстоцене и переходу примерно миллион лет назад с 41-тысячелетних циклов Миланковича на 100-тысячелетние. В палеоклиматологии это явление известно как "проблема 100 000 лет".

Циклы Миланковича важны не только в геологии и климатологии. Так, недавно антропологи из Висконсинского университета в Мэдисоне установили, что эти циклы в течение сотен тысяч лет определяли периодичность смены мест обитания древних людей, включая начавшееся 125 тысяч лет назад расселение наших предков за пределы Африки – на Ближний Восток и в Средиземноморье, где установился влажный субтропический климат.