В один и тот же момент различные точки земной поверхности получают неодинаковое количество солнечной энергии.
Приток солнечной лучистой энергии (радиации) в какой-нибудь одной точке тоже меняется со временем. Стало быть, строго говоря, ни в пространстве, ни во времени облучение земной поверхности не распределяется равномерно: интенсивность его носит пульсирующий характер.
Колебания этой интенсивности могут быть ограниченными и протекать ритмично, циклически, но они могут на фоне ритмичности развиваться и прогрессивно, в каком-нибудь определённом направлении.
Очевидно, что, каков бы ни был характер колебаний, он обусловлен совокупностью трёх категорий причин, одна из которых кроется в деятельности самого Солнца, другая — в поведении Земли и свойствах её ландшафтной оболочки, третья — в прохождении солнечной системы сквозь облака космической пыли.
Радиация Солнца в силу первой и третьей причин не остаётся постоянной. Однако те колебания радиации, которые зарегистрированы инструментально, весьма невелики; более же значительные, несомненно существующие и связанные с эволюцией Солнца, для регистрации недоступны, так как, вероятно, нужны десятки миллионов лет, чтобы они ощутимым образом отразились на нашей планете. .
Периоды колебаний солнечной радиации, вызываемые изменением астрономических элементов Земли, носят вековой характер, и влияние их может сказаться лишь на протяжении тысячелетий.
Наклон плоскости экватора к плоскости земной орбиты (иначе — наклон эклиптики) колеблется за период в 40 400 лет между 22 и 24°,5. В 1950 г. он был равен 23°26’45"; ежегодное уменьшение его составляет 0",47. При уменьшении угла наклона меняется положение тропиков и полярных кругов: оба тропика смешаются в сторону экватора, а оба полярных круга в сторону полюсов. Следовательно, «выпрямление» земной оси ведёт к сокращению жаркого и холодного климатических поясов и к расширению областей умеренного климата. За последние 2 тыс. лет площадь жаркого пояса уменьшилась на 2260 тыс. кв. км3.
Положение Земли на земной орбите во время весеннего равноденствия не остаётся одинаковым, но обходит всю орбиту за 20 700 лет. Поэтому летние месяцы совпадают иногда с наибольшим расстоянием от Земли до Солнца, иногда с наименьшим.
Эксцентриситет земной орбиты (т. е. мера отклонения её от окружности), равный сейчас 0,017, меняется за период в 91 800 лет, причём амплитуда колебаний заключена между 0 и 0,068. Если эксцентриситет увеличивается и вместе с этим летние месяцы совпадают с близким расстоянием между Землёй и Солнцем — лето в северном полушарии становится жарче. Если эксцентриситет увеличивается, но летние месяцы падают на далёкое расстояние между Землёй и Солнцем — лето делается особенно холодным.
Все эти изменения происходят параллельно, однако различие их периодов обусловливает сложное перекрытие вызываемых ими следствий. М. Миланкович, приняв во внимание все перечисленные выше вековые колебания, вычислил изменения солнечной радиации за последние несколько сотен тысяч лет. Вычисления сделаны только для некоторых земных параллелей и только по отношению к летним суммам радиации. Иными словами: каждый раз вычислялась та широта, которая в настоящее время в течение летнего полугодия получает то же количество лучистой энергии, как и 65-я параллель в рассматриваемый год геологического прошлого. Таким образом, 65-я северная параллель в связи с изменением радиации, меняет свой «номер»; при усилении радиации этот номер уменьшается, при ослаблении увеличивается, и параллель «сдвигается» то к экватору, то к полюсу. Например, Архангельск, который сейчас расположен почти на 65° с. ш., 580 тыс. лет назад получал столько солнечного тепла, как если бы он переместился на широту Ленинграда, а 230 тыс. лет назад — как если бы он находился на параллели залива Благополучия (около 76° с. ш., на восточном побережье Новой Земли).
Следовательно, даже если Солнце посылает всё время одинаковое количество радиации, то Земля, по причине вековых колебаний своих астрономических элементов, в разные эпохи получает различное количество тепла.