Forma orbitală (excentricitate)
Orbita Pământului este o elipsă. Excentricitatea este o măsură a abaterii acestei elipse de la circularitate. Forma orbitei Pământului variază în timp între aproape circulară și ușor eliptică.
Înclinare axială (oblicitate)
Unghiul de înclinare axială a Pământului variază în raport cu planul eclipticii, deoarece perturbațiile provocate de alte planete modifică orbita Pământului.
Atunci când oblicitatea crește, verile din ambele emisfere primesc mai multă căldură și lumină de la Soare, iar iernile mai puțină. Invers, când oblicitatea scade, verile primesc mai puțină lumină solară și iernile mai multă. Aceste variații lente de 2,4° ale oblicității sunt aproximativ periodice. Durează aproximativ 41.000 de ani pentru a trece de la o înclinare de 22,1° la 24,5° și invers.
Precesie axială
Precesiunea este o oscilație a axei Pământului. Această mișcare giroscopică se datorează forțelor mareice exercitate de Soare și de Lună asupra Pământului solid, care are forma unui sferoid oblic și nu a unei sfere. Soarele și Luna contribuie în mod aproximativ egal la acest efect. Perioada sa este de aproximativ 26.000 de ani.
Atunci când axa este îndreptată spre Soare, o emisferă polară are o diferență mai mare între anotimpuri, în timp ce cealaltă are anotimpuri mai blânde. Emisfera care se află vara la periheliu primește o mare parte din creșterea corespunzătoare a radiației solare, dar aceeași emisferă care se află iarna la afeliu are o iarnă mai rece. Cealaltă emisferă va avea o iarnă relativ mai caldă și o vară mai răcoroasă.
Precesie apsidală
Planetele care orbitează în jurul Soarelui urmează orbite eliptice (ovale) care se rotesc treptat în timp (precesie apsidală).
În plus, elipsa orbitală însăși se precesează în spațiu, în principal ca urmare a interacțiunilor cu Jupiter și Saturn. Acest lucru scurtează perioada de precesie a echinocțiilor de la 25.771,5 la ~21.636 de ani.
Înclinația orbitală
Înclinația orbitei Pământului se deplasează în sus și în jos în raport cu orbita sa actuală cu un ciclu cu o perioadă de aproximativ 70.000 de ani. Milankovitch nu a studiat această mișcare tridimensională. Această mișcare este cunoscută sub numele de "precesia eclipticii" sau "precesia planetară".
Cercetătorii au observat această derivă, dar și faptul că orbita se deplasează în raport cu orbitele celorlalte planete. Planul invariabil, planul care reprezintă momentul unghiular al sistemului solar, este aproximativ planul orbital al lui Jupiter. Înclinarea orbitei Pământului are un ciclu de 100.000 de ani în raport cu planul invariabil. Acest lucru este foarte asemănător cu perioada de 100.000 de ani a excentricității. Acest ciclu de 100.000 de ani se potrivește foarte bine cu modelul de 100.000 de ani al erelor glaciare.
S-a propus că în plan există un disc de praf și alte resturi care afectează clima Pământului. Pământul se deplasează prin acest plan în jurul datei de 9 ianuarie și 9 iulie, când se înregistrează o creștere a numărului de meteoriți detectați de radar și a norilor noctilucenți legați de meteoriți.
Un studiu al carotei de gheață din Antarctica, care a utilizat raportul oxigen-azot din bulele de aer prinse în gheață, a concluzionat că răspunsul climatic documentat în carote de gheață a fost determinat de insolația emisferei nordice, așa cum propune ipoteza Milankovitch. Aceasta este o validare suplimentară a ipotezei Milankovitch printr-o metodă relativ nouă. Aceasta nu este în concordanță cu teoria "înclinării" a ciclului de 100.000 de ani.
