Forma orbital (excentricidade)
A órbita da Terra é uma elipse. A excentricidade é uma medida do afastamento desta elipse da circularidade. A forma da órbita da Terra varia no tempo entre quase circular e ligeiramente elíptica.
Inclinação axial (obliquidade)
O ângulo da inclinação axial da Terra varia em relação ao plano eclíptico, porque as perturbações de outros planetas deslocam a órbita da Terra.
Quando a obliquidade aumenta, os verões em ambos os hemisférios recebem mais calor e luz do Sol, e os invernos menos. Ao contrário, quando a obliquidade diminui, os verões recebem menos sol e os invernos mais. Estas lentas variações de 2,4° de obliquidade são aproximadamente periódicas. Elas levam cerca de 41.000 anos para mudar entre uma inclinação de 22,1° e 24,5° e voltar novamente.
Pré-cessão axial
A precessão é a oscilação do eixo da Terra. Este movimento giroscópico é devido às forças das marés exercidas pelo sol e pela lua sobre a Terra sólida, que tem a forma de um esferóide oblato e não de uma esfera. O sol e a lua contribuem de forma mais ou menos igual para este efeito. Seu período é de cerca de 26.000 anos.
Quando o eixo aponta para o Sol, um hemisfério polar tem uma diferença maior entre as estações do ano, enquanto o outro tem estações mais amenas. O hemisfério que está no verão no perihelion recebe muito do aumento correspondente da radiação solar, mas esse mesmo hemisfério no inverno no aphelion tem um inverno mais frio. O outro hemisfério terá um inverno relativamente mais quente e um verão mais frio.
Pré-cessão apsidal
Os planetas que orbitam o Sol seguem órbitas elípticas (ovais) que giram gradualmente ao longo do tempo (pré-cessão apsidal).
Além disso, a própria elipse orbital precursora no espaço, principalmente como resultado das interações com Júpiter e Saturno. Isto encurta o período de precessão dos equinócios de 25.771,5 para ~21.636 anos.
Inclinação orbital
A inclinação da órbita terrestre sobe e desce em relação à sua órbita atual com um ciclo que tem um período de cerca de 70.000 anos. Milankovitch não estudou este movimento tridimensional. Este movimento é conhecido como "precessão do eclíptico" ou "precessão planetária".
Os pesquisadores notaram esta deriva e também que a órbita se move em relação às órbitas dos outros planetas. O plano invariável, o plano que representa o momento angular do Sistema Solar, é aproximadamente o plano orbital de Júpiter. A inclinação da órbita da Terra tem um ciclo de 100.000 anos em relação ao plano invariável. Isto é muito semelhante ao período de 100.000 anos de excentricidade. Este ciclo de 100.000 anos coincide estreitamente com o padrão de 100.000 anos da idade do gelo.
Foi proposto que existe um disco de poeira e outros detritos no avião, o que afeta o clima da Terra. A Terra se move através deste avião por volta de 9 de janeiro e 9 de julho, quando há um aumento de meteoros detectados por radar e nuvens noctilucentes relacionadas a meteoros.
Um estudo do núcleo de gelo da Antártida, utilizando as relações oxigênio-nitrogênio nas bolhas de ar presas no gelo, concluiu que a resposta climática documentada nos núcleos de gelo foi impulsionada pela insolação do hemisfério norte, como proposto pela hipótese de Milankovitch. Esta é uma validação adicional da hipótese de Milankovitch por um método relativamente novo. Não é consistente com a teoria da "inclinação" do ciclo de 100.000 anos.
