Forma orbital (excentricidad)
La órbita de la Tierra es una elipse. La excentricidad es una medida del alejamiento de esta elipse de la circularidad. La forma de la órbita de la Tierra varía en el tiempo entre casi circular y ligeramente elíptica.
Inclinación axial (oblicuidad)
El ángulo de inclinación axial de la Tierra varía con respecto al plano de la eclíptica, porque las perturbaciones de otros planetas desplazan la órbita terrestre.
Cuando la oblicuidad aumenta, los veranos de ambos hemisferios reciben más calor y luz del Sol, y los inviernos menos. Por el contrario, cuando la oblicuidad disminuye, los veranos reciben menos luz solar y los inviernos más. Estas lentas variaciones de oblicuidad de 2,4° son aproximadamente periódicas. Tardan unos 41.000 años en pasar de una inclinación de 22,1° a otra de 24,5° y viceversa.
Precesión axial
La precesión es el bamboleo del eje de la Tierra. Este movimiento giroscópico se debe a las fuerzas de marea que ejercen el sol y la luna sobre la Tierra sólida, que tiene forma de esferoide oblato en lugar de esfera. El sol y la luna contribuyen a partes iguales a este efecto. Su periodo es de unos 26.000 años.
Cuando el eje apunta hacia el Sol, un hemisferio polar tiene una mayor diferencia entre las estaciones, mientras que el otro tiene estaciones más suaves. El hemisferio que está en verano en el perihelio recibe gran parte del correspondiente aumento de la radiación solar, pero ese mismo hemisferio en invierno en el afelio tiene un invierno más frío. El otro hemisferio tendrá un invierno relativamente más cálido y un verano más frío.
Precesión apsidal
Los planetas que orbitan alrededor del Sol siguen órbitas elípticas (ovaladas) que giran gradualmente con el tiempo (precesión apsidal).
Además, la propia elipse orbital precesiona en el espacio, principalmente como resultado de las interacciones con Júpiter y Saturno. Esto acorta el periodo de precesión de los equinoccios de 25.771,5 a ~21.636 años.
Inclinación orbital
La inclinación de la órbita de la Tierra sube y baja con respecto a su órbita actual con un ciclo que tiene un periodo de unos 70.000 años. Milankovitch no estudió este movimiento tridimensional. Este movimiento se conoce como "precesión de la eclíptica" o "precesión planetaria".
Los investigadores observaron esta deriva, y también que la órbita se mueve en relación con las órbitas de los demás planetas. El plano invariable, el plano que representa el momento angular del Sistema Solar, es aproximadamente el plano orbital de Júpiter. La inclinación de la órbita de la Tierra tiene un ciclo de 100.000 años respecto al plano invariable. Esto es muy similar al período de excentricidad de 100.000 años. Este ciclo de 100.000 años coincide estrechamente con el patrón de 100.000 años de las edades de hielo.
Se ha propuesto que en el plano existe un disco de polvo y otros desechos que afectan al clima de la Tierra. La Tierra se mueve a través de este plano alrededor del 9 de enero y del 9 de julio, cuando se produce un aumento de meteoros detectados por radar y de nubes noctilucentes relacionadas con los meteoros.
Un estudio de los núcleos de hielo de la Antártida, en el que se utilizó la relación entre el oxígeno y el nitrógeno en las burbujas de aire atrapadas en el hielo, concluyó que la respuesta climática documentada en los núcleos de hielo estaba impulsada por la insolación del hemisferio norte, tal como propone la hipótesis de Milankovitch. Se trata de una validación adicional de la hipótesis de Milankovitch mediante un método relativamente nuevo. No es coherente con la teoría de la "inclinación" del ciclo de 100.000 años.
