地球の気候は、過去1世紀の変化とは無関係に、何十万年もかけて自然に劇的な変化を遂げています。
過去には、約10万年周期で、氷河期が来て（氷期）は去っていった（間氷期）のです。
そして驚くべきことに、この氷河期がなぜ起こるのかを説明する強力なパターンが解明されてきています。
それが、ミランコビッチ・サイクル（Milankovitch cycle）と呼ばれるもの。
セルビアの地球物理学者ミルティン・ミランコビッチ氏にちなんで命名された彼の理論は、地球の気候が何十万年もかけてどのように変化するかを説明しています。
以下に、地球の氷河期がどのようにして起こったのかについて、ミランコビッチ・サイクルをもとに分かりやすく紹介します。
ミランコビッチ・サイクルとは
ミランコビッチの理論は、2つの重要な考えに基づいています。
第1に、地球の気候は、北半球（緯度0度から北緯90度まで）が夏にどれだけの太陽光を受けるかに強く影響される。
第二に、この日照量は、地球の公転と自転の変化によって変化すること。
では、なぜ北半球が重要なのでしょうか？
それは氷があるからです。
北半球が重要な理由
太陽光が地面に当たると、エネルギーのほとんどは熱として吸収されます。
しかし、地面が氷で覆われていると、氷は白いため、光のほとんどが反射して逃げてしまうのです。
これが正のフィードバックループを生み出すのです。氷は寒いときにできますが、その氷が光を吸収せずに反射して温度を下げ、より多くの氷を形成します。
氷は気候にとって本当に重要なのです。
北半球にも南半球にもたくさんの氷がありますが、北半球の方が氷が多いのは、陸地が多いからです。
陸地は水よりも熱容量（heat capacity）が小さい。つまり、水は陸地ほど温度を変化させにくいのです。
このため、沿岸地域は一般的に温暖で、陸地では氷ができやすくなります。
北半球と南半球の氷の違い
北半球と南半球の違いを見てみましょう。
南半球では冬の間に氷冠が成長しますが、北半球ほどではありません。
冬の間、北極圏の上空は暗闇に覆われ、日照時間が短くなります。
とても寒く、冬にはたくさんの氷ができます。これは地球の軌道がどうであれ同じことです。
ここで重要なのは、夏にどれだけ氷が溶けるかということになります。
そして、それは夏の日照量に左右されます。
ミランコビッチは、数十万年の間に夏の日照量がプラスマイナス15％変化することを示しました。
これは氷河期をもたらす可能性があり、氷河期を終わらせることもできます。
夏の日照量の変化
では、夏の日照量は、どのように変化するのでしょうか？
第一に、地球から太陽までの距離が変化していること、第二に、地球の傾きが変化していることが影響します。
地軸は現在23.5度傾いていますが、実はこれは変化しています。
他の物体が重力的に地球の傾きを上下に動かしているため、41,000年ごとに地球の傾きは上下しています。
地表の氷が減ると、光が反射しにくくなり、温暖な気候になるのです。
地球は、他の惑星に比べて傾きがあまり変わらないという点で変わっています。
地球には大きな月があり、それが傾きを安定させているからです。
火星には小さな月が2つあるので、傾きはもっと劇的に変化します。
太陽からの距離の変化
次の影響は、地球から太陽までの距離です。
地球の公転軌道はまん丸ではなく楕円です。
毎年7月4日は、遠日点（えんじつてん）となり、地球が太陽から最も遠くなる日を示します。
そして1月、地球は太陽に最も近づきます。
このとき、木星と土星の両方の引力が地球を後押しし、地球の軌道がわずかにずれて楕円になったり丸くなったりします。
この図は少し極端ですが、この変化は10万年ごとに起こります。
実際には、太陽までの距離が変化していることはほとんどわかりませんが、この微妙な変化が気候に重要な影響を及ぼしているのです。
地球全体では、1月は7月よりも6％多く太陽光を受けます。
季節が変わるのは、北極が太陽の方に傾くこともあれば、遠ざかることもあるからです。
7月に地球が最も遠ざかるため、北の季節は穏やかになります。
地軸がその傾きを一定にたもったまま、軸が円を描くように方向をかえていくこのコマのような動きは、歳差運動と呼ばれています。
1万3千年前の地球
こちらは、現在の地軸の傾きと太陽の関係です。
1万3千年前は、地球が太陽に最も近づいたとき、北半球は夏だったのです。
太陽からの距離の変化は季節に逆らうのではなく、季節を増幅させ、より極端にしました。
夏が暖かくなるということは、雪解けが進むということです。融解が進むということは、反射が減るということであり、気候全体が暖かくなることを意味します。
夏の太陽光の量への影響
夏の太陽光の量は、3つの長期的なサイクルによって影響を受けます。
1つ目は、地軸の傾きを変えること、そして、公転軌道をより円形または楕円形にすること、最後は、太陽までの距離を季節の変化に合わせて変えることです。
これら3つのサイクルは、私たちの気候に強力な影響を与えています。
科学者たちは、氷床コアを用いて地球の複雑な気候の歴史を測定してきました。
この気候の歴史とミランコビッチ・サイクルを合わせて考えると、このサイクルは、何十万年もの間、私たちの気候に重要な役割を果たしてきたことが分かります。
氷河期がどのようにして訪れるのかについては、以下の動画で見ることができます。