هناك مجموعة من النظريات الفلكية التي تشير إلى أن كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض غير ثابت عبر العصور. فعلاقة الأرض بالشمس تحدد إلى مدى كبير نوع المناخ السائد وموقع الأرض الحالي من الشمس هي التي حددت نوع المناخ الحالي السائد. واستناداً إلى هذه الحقيقة فقد استفاد علماء المناخ من نظريات فلكية ظهرت في الأربعينيات من هذا القرن. وهذه النظريات التي وضعها مليوتن ميلا نكوفتش اليوغسلافي Milutin Milan Kovitch تشير إلى أن موقع الأرض من الشمس ليس ثابتاً، ويتغير بثلاثة طرق:

1ـ  الشكل البيضوي لدوران الأرض حول الشمس والشكل الدائري Eccentricity:

تؤكد هذه النظرية إن الأرض تغير شكل دورتها حول الشمس بين الشكل البيضوي والشكل الدائري. ففي كل 100.000 الى 900000 سنة يتغير شكل دورة الأرض من الشكل البيضوي إلى الشكل الدائري. ففي الشكل البيضوي للدوران تقترب الأرض من الشمس في كانون الثاني (يناير) فتصبح المسافة بينهما 147 مليون كم، وهذا ما يسمى بالحضيض. وتبتعد الأرض عن الشمس في تموز (يوليو) بمسافة 153 مليون كم، وهذا ما يسمى بالأوج ابتعاد الأرض عن الشمس في تموز يؤدي إلى تقليل الإشعاع الشمسي الواصل إلى الأرض بمقدار 6٪ في تموز (يوليو) عنة في كانون الثاني (يناير). أي أن صيف النصف الجنوبي يستلم طاقة أكثر ب 6٪ من صيف النصف الشمالي. هذا النقصان في كمية الإشعاع الشمسي في تموز وزيادته في كانون الثاني يجعل صيف وشتاء النصف الشمالي اقل قسوة. وعندما يتغير شكل الدوران إلى دائري فان الأرض تكون في نفس البعد عن الشمس في كل الفصول وبذلك ليس هناك فرق في كمية الأشعة الواصلة إلى النصف الشمالي عن النصف الجنوبي في فصل الصيف لكلا النصفين. وبذلك يصبح الصيف الشمالي أكثر حرارة مما هو علية الان، في حين الشتاء الشمالي أكثر برودة مما هو علية الان. أما النصف الجنوبي فيصبح صيفه اقل حرارة مما هو علية الان، وشتاءه اقل برودة مما هو علية الان بالرغم من أن هذا هو بحد ذاته تبدل مناخي، إلا أن ما يترتب على هذا التبدل قد يكون إشارة الانطلاق لعصور جليدية. فقد توصل الجيولوجيين إلى أن هناك دورة مناخيه للعصور الجليدية أمدها 100,000 سنة يعقبها فترة دفينة مقدارها 10.000 سنة. لذلك يعتقد العلماء إن 45٪ من أسباب التبدل المناخي تعود إلى شكل دوران الأرض.

2ـ  زاوية ميلان المحور: Obliquity : تتغير زاوية ميل المحور للأرض بين 24.4 و22.1 كل 41,000 سنة فزاوية الميل للمحور ألان 23.5، ومناخ الأرض كما هو علية الان. فإذا زاد الميلان للمحور وأصبح 24.4. فان الليل القطبي في المنطقة القطبية الشمالية على سبيل المثال والذي هو ستة أشهر، سيسود في دوائر عرض أدنى من الوقت الحاضر أي إن الليل القطبي ولمدة ستة أشهر سينزل إلى الدائرة 70 شمالاً. وبذلك فان الغطاء الجليدي للأرض سوف يتسع ليشمل مناطق أدنى إلى الجنوب من خط الجليد الدائم الحالية. وهذا طبعاً سينطبق على القطب الجنوبي كذلك. أي أن الغطاء الجليدي على الأرض سوف يتسع، وقد يكون ذلك مقدمة لعصر جليدي. أما في حالة كون زاوية الميل تصبح 22.1. فان الليل القطبي سيتقلص في القطبين، وبذلك ترتفع درجة حرارة القطبين عما هي علية الان. وهذا يعني تقلص الغطاء الجليدي الحالي وسيادة فترة دفيئة. إن أي تحرك في حدود أي إقليم مناخي يتبعه تحرك في حدود الأقاليم الأخرى، أي إن الأقاليم المناخية ستتحرك إلى جنوب مواقعها عند سيادة العصر الجليدي والی شمال مواقعها الحالية عند سيادة الفترات الدفينة.

3ـ  اتجاه میلان المحور Precession: يتجه ميلان المحور في الوقت الحاضر إلى النجم القطبي. وفي كل 260000 سنة يتغير الاتجاه إلى النجم فيكا، ليعود بعد ذلك إلى اتجاهه القديم. والنجم فيكا يقع في الاتجاه المعاكس لاتجاه النجم القطبي . ففي حالة اتجاه محور الأرض باتجاه النجم فيكا فان موعد الفصول سيتغير، فيصبح شتاء النصف الشمالي في تموز (يوليو) وصيف النصف الشمالي في كانون الثاني (يناير). فإذا كان شكل دوران الأرض بيضوي، فسيتلاءم موقع الأرض في الحضيض مع صيف النصف الشمالي، مما يعني ارتفاع في درجة حرارة الصيف. أما شتاء النصف الشمالي فسيتلاءم مع فترة الأوج، مما اشتداد برودة الشتاء وهذا هو تغير مناخي واضح. أما النصف الجنوبي فان شتاءه سيكون أدفئ من الوقت الحاضر، وصيفة أبرد من الوقت الحاضر.

إن تأثير هذه النظريات على المناخ لا يقتصر على تأثيرها المنفرد، أي كل نظرية على حدة، وإنما يتعدى ذلك إلى تأثيرها مجتمعة فلان مواعيد حدوثها مختلف، فان هناك مرتان يتغير فيها اتجاه ميلان المحور، وتتغير عندها زاوية ميل المحور. وبعد دورتان من تغير زاوية الميل يكون شكل دوران الأرض حول الشمس قد تغير. وهذا يعني أن يصادف كل 100,000 سنة أن تكون الأرض قد مرت بفترات متطرفة وفترات غير متطرفة في علاقتها بالشمس. فيصادف أن يكون شكل الدورة بيضوي، وزاوية الميل 24,4 وميلان المحور باتجاه النجم فيكا، وهذا أقصى تطرف يمكن أن تشهده الأرض. وبذلك يمكن القول إنه في حالة صحة هذه النظريات فان التبدل المناخي عبر العصور الجيولوجية يمكن تفسيره بسهولة.

إن هذه النظرية قد أعيد حسابها مرات عديدة من قبل مجموعة من الفلكيين، وقد تم تصحيح بعض الأرقام البسيطة فيها . لذلك تعد هذه النظرية لا غبار عليها . وفي دراسة لإيجاد علاقة بين الدورات التي اقترحها العالم الفلكي اليوغسلافي وبين العصور الجليدية والدفيئة على سطح الأرض، فقد وجد أن هناك علاقة جيدة بين هذه الدورات الثلاث وبين التغيرات المناخيه الكبيرة التي مرت على الأرض. وقد وجد إن للدورة الأولى أكبر الأثر في ذلك. حيث إن اختلاف شكل دورة الأرض من الشكل الدائري إلى الشكل البيضوي لها الأثر الكبير في التغيرات المناخية الكبيرة التي شهدتها الأرض، وان الدورتين الأخيرتين مسئولتان عن التذبذب الحاصل في مناخ كل فترة من الفترات.

إن عدم وجود تسجيل دقيق لتاريخ الأرض المناخي، أو عدم اكتمال هذا التسجيل في مناطق واسعة من الأرض، يجعل المشككين بهذه النظرية يطرحون فكرة أن الدراسات التي أوجدت العلاقة بين الدورات الفلكية وبين المناخ قد تكون مجرد صدفة. وقد طرح تساؤلا خطيرا شكك كثيراً في جدوى هذه النظرية. وهذا التساؤل هو لماذا لم تشهد الأرض في فترة طويلة من تأريخها عصوراً جليدية؟ أي لماذا اقتصرت العصور الجليدية على الفترة الأخيرة من تاريخ الأرض؟ إن الجواب على هذا السؤال كان من أكبر التحديات التي وقفت حائلاً بوجه قبول هذه النظرية، ولكن ظهور نظرية زحزحة القارات قد أعطى جواباً لهذا السؤال من خلال القول إن مواقع معظم القارات كان خلال فترة طويلة من تأريخ الأرض في المواقع المدارية. ولما كان الزحف الجليدي لا يصل لأي من هذه المواقع، فقد اختفت مظاهر العصور الجليدية من هذه المناطق طالما كانت بمواقعها المدارية. ولم تظهر عليها أثار الزحف الجليدي إلا بعد أن تحركت هذه المواقع إلى العروض العليا والتي يصبح من الممكن أن يؤثر فيها الزحف الجليدي عندما يتغير المناخ باتجاه انخفاض في درجة الحرارة بعد هذا التفسير، نشط الاهتمام من جديد بهذه النظرية. يبقى أن نذكر إن هذه النظرية يمكن أن تفسر التبدلات المناخية بآلاف السنين، ويمكنها أن تعطي تفسيراً مقنعاً عن التغيرات المناخية الكبيرة التي مرت على سطح الأرض. ولكنها بالتأكيد عاجزة عن تفسير التغيرات المناخية خلال مئات السنين.