220px|thumb|360px|Jääkausia aiheuttavat Milankovićin jaksot syntyvät Maan akselin kallistuman, akselin suunnan ja radan soikeuden jaksollisista muutoksista pitkien aikojen kuluessa. Milankovićin jaksot tai Milankovićin syklit ovat Maapallon kiertoradassa ja akselin suunnassa tapahtuvia muutoksia, jotka vaikuttavat Maan ilmastoon. Maan radan soikeus ja suunta muuttuvat. Maan akselin kallistuma ja suunta muuttuvat. Niiden taustalla on muiden planeettojen vetovoiman aiheuttamat, alati muuttuvat vaikutukset. Jaksolliset muutokset muuttavat varsinkin mantereisen, Golf-virran vaikutuksessa olevan pohjoisen pallonpuoliskon alueen kesälämpötiloja. Milankovićin jaksoja pidetään yksinä jääkausien syistä, sillä ne muuttavat eri leveysasteille tiettyinä aikoina tulevaa auringonsäteilyäThe astronomical theory of climatic change (The Milankovitch Hypothesis) . Säteilyjakauma puolestaan vaikuttaa planeetan lämpötiloihin ja kosteuteen monimutkaisten kytkentöjen kautta, johon osallistuvat Maan ilmakehä, vesistöt, lumi, jää, mantereiden sijainti sekä biosfääriRuddiman 2008, s. 9.
Milankovićin jaksojen kokonaisvaikutus on tehokkainta pohjoisella pallonpuoliskolla, jossa mantereisia alueita on paljon, ja jäätiköillä on parhaat edellytykset muodostua ja tuhoutua. Jaksot vaikuttavat kuitenkin myös sademääriin ja haihduntaan, missä valtamerillä on iso rooli.
Teorian mukaan ilmastoon vaikuttavat seuraavat astronomiset tekijät:
Maan kiertoradan eksentrisyyden vaihtelu, jonka jakso on 98 000 vuotta (vaihtelee välillä 0,00046–0,0607, nykyään 0,0167) Maan akselin kaltevuuskulman vaihtelu, jonka jakso 41 000 vuotta (vaihtelee välillä 22,1–24,5°, nykyään 23,4° ja pienenemään päin.) Maan akselin hyrräliike eli prekessio, jonka jakso on 25 725 vuottaOtavan iso Fokus, 5. osa (Mn–Qv), art. Presessio, Otava 1973, . Prekessio tapahtuu vastapäivään. Maan radan perihelikiertymä, jonka kokonaisjakso noin 134 000 vuotta vastapäivään. Perihelikiertymän ja prekession yhteisvaikutus "ilmastoprekessio" on noin 19 000–23 000 vuotta.
Nämä vaihtelut eivät juurikaan muuta Auringon säteilyenergian kokonaismäärää, vaan ainoastaan sen jakautumista eri leveyspiirien ja vuodenaikojen kesken. Silti jaksojen ilmastovaikutukset voivat olla hyvinkin suuria, varsinkin kaukana päiväntasaajasta olevilla alueilla. Teorian mukaan esimerkiksi pieni akselikallistuma tuottaa Pohjois-Euroopan leveysasteilla jääkauden edellyttämän kylmän kesän. Näihin laskelmiin näyttää osuvan melko hyvin se, että noin 18 000–20 000 vuotta sitten oli hyvin kylmä viime jääkauden huippukohtaThe Sun, Not CO2, Caused Ice Age Glaciers To Melt by Doug L. Hoffman ja noin 11 000 vuotta sitten jääkauden loputtua hyvin lämmintäEronen 1991, s. 129, 228Lunkka, s. 186Ilmastonmuutos ja Suomi, Esko Kuusisto, Helsinki University Press, Helsinki 1996, , s. 18, s. 22Ruddiman 2008, s. 230Wilson 2000, s. 157.
Milankovićin teoria ei ota kantaa siihen, miten pienet muutokset Auringon säteilytehossa vaikuttavat ilmastoonKarttunen 2008, s. 159. Milankovićin perusteoria ei myöskään selitä suoraan 100 000 vuoden välein toistuvia jääkausiaMilankovitch Cycles And the Age of the Earth Sean D. Pitman, MD July 2006 eikä useimpia jääkauden aikaisia lämpötilan vaihteluja. Myös eräät luonnon arkistoihin tallentuneet tiedot eli "proksitiedot" ovat ainakin osin ristiriidassa Bergerin esittämien, 65. leveysasteen auringonsäteilyyn pohjautuvien Milankovićin jaksojen kanssaExploring the Solar System's Interconnectedness.
Ilmiö on nimetty serbialaisen maantieteilijän ja astronomin Milutin Milankovićin mukaan. Hän esitteli teorian 1920-luvulla.
Milankovićin jaksojen tyyppisiä vaihteluja esiintyy myös muilla aurinkokuntamme kappaleilla, esimerkiksi Marsilla, Titanilla ja Tritonilla.
Milankovićin jaksot Jääkaudella pohjoisen kesälämpötila pieneniMaapallo ja avaruus, Mauri Valtonen ja Heikki Oja, , URSA:n julkaisuja 24, Vaasa 1984, s. 61., ja talvilämpötila kohosi. Varsinkin keskileveysasteiden talvet olivat kosteita ja leutoja, mutta pohjoisen talvet kylmiäPlaneetta Maa, Juhani Kakkuri, Ursa 1991, Ursan julkaisuja 42, Paino Vaasa Oy Vaasa 1991, , ISSN 0357-7937, Luku maapallon kaasukehä s. 156Valtonen 1984, s. 62. Kesät olivat viileitä ja saattoivat olla pitkiäkin. Ilmasto oli vyöhykkeisempi kuin nyt, eli napojen ja päiväntasaajan väliset lämpötilaerot nykyistä suurempia. Tämä voimisti keskileveysasteilta kosteutta pohjoiseen kuljettavia ilma- ja merivirtoja.
Tutkijoiden mukaan lähinnä vain pohjoiselle pallonpuoliskolle tulevalla auringon säteilyn muutoksella on merkitystä, koska noin 50–70 leveysasteilla on enemmän mantereita kuin etelässä vastaavilla leveysasteillaMilankovitch Cycles - Introduction to Milankovitch cycles Climate Data information 2010. Näin pohjoiselle pallonpuoliskolle pystyy syntymään laajoja mannerjäätiköitä. Eteläisellä pallonpuoliskolla oleva Antarktiksen manner on pienempi ja aina jäässä, eikä ole näin ollen niin altis Milankovicin jaksoille. Toisaalta pohjoisella pallonpuoliskolla on termohaliinikiertoon vaikuttava Golfvirta, Siperian suuret joet ja ikiroutaan kätkeytynyt kasvihuonekaasu metaani jotka ovat alttiita Milankovicin jaksoille. Eteläisellä pallonpuoliskolla tapahtuu vain pieniä merijäiden muutoksia Milankovicin jaksojen muuttuessa.
Milankovićin teorian mukaan kylmää oli varsinkin silloin, kun pohjoiselle 65. leveysasteelle kesällä tuleva Auringon säteily pieneni. Auringon kesäsäteily pohjoisessa pienenee muun muassa, jos Maan akseli on vähän pystympänä. Kun Maan akseli oli pystympänä kuin nyt eli vähemmän kallellaan, oli kylmä kesä ja leuto talviKakkuri 1991, s. 156.. Silloin leveysasteiden väliset lämpötilaerot olivat suuret. Vuodenaikojen erot olivat pienetKarttunen 2008, s. 157.
Maan radan eksentrisyyden vaihtelu thumb|Kuvassa liioiteltu Maan radan soikeuden vaihtelua. Nykyisin Maan radan kohtalaisen suuri soikeus aiheuttaa sen, että Maan ollessa Aurinkoa lähimmillään siihen osuu säteilyä 6,5 % enemmän kuin Maan ollessa kauimpanaHannu Karttunen, Ilmakehä, sää ja ilmasto, Ursan julkaisuja 107, Helsinki: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa 2008, , s. 156. Soikeuden aiheuttama muutos on suurin korkeilla leveyksilläKarttunen 2008, s. 156.
Maan akselin kallistuman vaihtelu thumb|left|Maan akselikallistuman vaihtelu. Kun kallistuma on pieni, paistaa Aurinko navalla matalalta, jolloin ekstinktion vaikutuksesta keskilämpötilat jäävät alhaisiksi. Talvi sen sijaan on luminen ja leuto. Maan akselin kallistuma vaihtelee laskujen mukaan noin 41 000 vuoden jaksoissa välillä 22,1–24,5°Kalle Taipale, Jouko T. Parviainen, Jokamiehen geologia, 1995, Hanki ja jää s. 76 muiden taivaankappaleiden aiheuttamien vetovoimahäiriöiden takia. Lisäksi on olemassa pidempiä, noin 410 000, 120 000, 100 000 ja 95 000 vuoden jaksoja.Eronen 1991, s. 121.
Prekessio, periheliliike ja ilmastoprekessio thumb|Maan akselin kiertyminen vaikuttaa ilmastoon, koska se muuttaa vuodenaikaa, jolloin Aurinko on lähinnä maata. thumb|Prekession vaikutus vuodenaikoihin. Nykyään Maa on kaukana Auringosta kesällä, mutta 10 000 vuotta sitten Maa oli lähellä Aurinkoa kesällä. Tällöin jääkausi päättyi. thumb|Maan perihelin kiertyminen vaikuttaa ilmastoon, koska se myös muuttaa vuodenaikaa, jolloin Aurinko on lähinnä maata. Myös Maan akseli kiertyy vaappuvan hyrrän tavoin 25 700 vuoden jaksoissaRuddiman 2008, s. 124.. Tätä Maan akselin suunnan vaihtelua sanotaan prekessioksi. Tämän vuoksi Maa ei ole samana vuodenaikana aina samassa asemassa Aurinkoon nähden. Kun lisäksi Maan radan periheli siirtyy, mutta eri pituisessa jaksossa, tämä yhdessä prekession kanssa saa aikaan, ettei Maa myöskään ole perihelissä eli lähimpänä Aurinkoa samana vuodenaikana. Perihelikiertymän pääjakso on noin 134 000 vuotta. Prekession ja perihelikiertymän yhteisvaikutuksena syntyy 19 000–23 000 vuoden mittainen ilmastoprekessio, joka on keskimäärin 21 700 vuottaEronen, s. 130. Tämän jakson eri vaiheista riippuu, kummalla pallonpuoliskolla on kesä ja kummalla talvi, kun Maa on lähinnä aurinkoaKakkuri 2004, s. 156.. Ilmastoon vaikuttaakin eniten juuri tämä 23 000 vuoden ilmastoprekessiojakso.
Nykyään Maan radan aurinkoa lähin piste on siirtymässä pohjoisen pallonpuoliskon kevättä päin, akseli oikenemassa pystyynEronen 1991, s. 130 ja radan soikeus hitaasti pienenemässäEronen, sivut 128–131. Ilmastoprekessio aiheuttaa nyt lauhaa talvea ja toisinaan viileätä kesääTaipale 1991, Tulivuorista jääkausiin, Kalle Taipale, Matti Saarnisto, s. 214., mutta akselin kallistuma on melko suuri ja kesät yleensä lämpimiä.
Radan kaltevuuden vaihtelu
Maan radan kaltevuuden vaihtelu aiheuttanee myös ilmastomuutoksia.
Eri jaksojen yhteisvaikutus
Jääkauden jälkeistä ilmaston vaihtelua selittää osaltaan Maan akselin suunnan yms. aiheuttamat insolaatiomuutokset. Noin 18 000 vuotta sitten kylmällä jääkaudella pohjoinen pallonpuolisko sai kesän ja talven insolaatioiden erot olivat pieniä. Mutta jääkauden päättyessä, noin 10 000 vuotta sitten kolmen talvikuukauden insolaatio oli 8 % pienempi kuin nyt pohjoisella pallonpuoliskolla, ja vastaavasti eteläisen pallonpuoliskon insolaatio oli pienempiIlmastonmuutos ja Suomi, SILMU, s. 25. Tällöin oli lämpimät kesät ja kylmät talvet.
Näin ollen Maan akselikallistuma, akselin suunta ja radan soikeus vaihtelevat ilmastoa muuttelevalla pitkäjaksoisella tavallaKakkuri 1991, s. 156Valtonen 1984, s. 59Maapallon ilmastohistoria, Juha Pekka Lunkka, Gaudeamus, 2008, , 185Koivisto 2004, s. 38.What controls the advance and retreat of these large glaciers during the four long, cool periods? Eisschilde und Eiskernarchive Michael Pirrung, Martina Kunz-Pirrung, Seminar Stoffkreisläufe SS2002, Leitung Prof. Lothar Viereck-Götte, [email protected], Institut für Geowissenschaften, Friedrich-Schiller-Universität Jena, http://www.igw.uni-jena.de.
23 000 vuoden ilmastoprekessio muuttaa Auringon kesäsäteilyä niin, että välillä päiväntasaaja saa enemmän säteilyä, kun pohjoisessa puolestaan on lyhyt kylmä kesäRuddiman 2008, s. 195.
Nykyisin on esitetty ajatus myös siitä, että myös Maan radan, ei akselin, kaltevuuden vaihtelu vaikuttaisi Maan ilmastoonAn orbital cycle .
Jos Maan rata on hyvin soikea, maa saa Auringosta säteilyä juuri pohjoisen kesällä normaalia vähemmän, mikä alentaa pohjoisen pallonpuoliskon lämpötilaa.
Radan suuri soikeus vahvistaa vuodenaikojen vaihtelua, varsinkin jos maapallo on kauimpana Auringosta talvella. Jos Maa on lähimpänä Aurinkoa pohjoisen kesällä ja Maan rata soikea, kesä on kuuma ja lyhyt, lumi ei ehdi sulaa. Talvi on silloin pitkä ja kylmä.
Eri kaltevuus- ja ratatekijät pystyvät muuttamaan pohjoiselle pallonpuoliskolle tulevaa Auringon säteilyä 12 % eli 40 W/m^2Ruddiman 2008, s. 129.
Niinpä jääkausi on kylmimmillään silloin, kun Maan akseli on melko pystyssä, Maan rata soikea ja Maa kaukana Auringosta pohjoisen kesän alussaValtonen 1984, s. 61Maapallon muuttuva ilmasto, Jorma Keskitalo, Tammi helsinki 2005, 2005, , s. 63.
Jääkauden lopussa noin 11 000 vuotta sitten Maa oli lähellä Aurinkoa pohjoisen kesälläEronen 1991, s. 129Lunkka 2008, s. 186Ruddiman 2008, .s 125.
Nimenomaan pohjoisella pallonpuoliskolla tapahtuvat Auringon säteilyn muutokset ovat jääkauden kannalta merkitseviä, koska vain sinne pystyy syntymään laajoja mannerjäätiköitä. Eteläinen mannerjäätikkökiintiö on täysi, koska Etelämanner on niin pieni.
Teoreettisesti laskien korkeiden leveysasteiden lämpötiloihin vaikuttaa eniten akselikallistuman vaihtelu, päiväntasaajalla ja keskileveysasteilla vaikuttaa enemmän prekessioEronen 1991Lunkka 2002, s. 187–189..
Kesäkuukauden insolaatioiden arvioihin vaikuttaa sekin arvioidaanko koko vuosipuoliskon insolaatiota vai tietyn kesäkuukauden insolaatiotaRuddiman 2008, s. 132. Eri kesäkuukausien insolaatiomaksimit sattuvat eri aikoihin. Elokuun insolaatiomaksimi laahaa hieman alle 20 000 vuotta kesäkuun insolaatiomaksimia jäljessä.