Die Ausprägung der Jahreszeiten hängt zum einen vom Winkel ab, um den die Erdachse gegen ihre Umlaufbahn geneigt ist, zum anderen von der Form der Erdbahn. Je größer der Neigungswinkel, desto größer ist der Unterschied zwischen den Jahreszeiten. Bei langgezogener Erdbahnellipse ist der Unterschied größer als bei einer mehr kreisförmigen Bahn.
Der Neigungswinkel schwankt mit einer Periode von etwa 40.000 Jahren. Die minimale Neigung beträgt 22,1 Grad, die maximale 24,5 Grad. Doch diese extremen Neigungen werden nicht in jeder Periode erreicht, sondern variieren selbst innerhalb einer zweiten, längeren Periode: Alle 1,25 Millionen Jahre schwankt die 40.000-Jahre-Periode nur zwischen 22,8 Grad und 23,7 Grad.
Ähnliches gilt für die Bahnellipse: Die Erdbahn pulsiert alle 100.000 Jahren zwischen einer fast kreisförmigen Bahn und einer mehr elliptischen Form. Auch diese Periode wird durch eine zweite überlagert: Alle 400.000 Jahre fällt der Ausschlag in Richtung Ellipse extrem klein aus, so dass die Erdbahn dann 200.000 Jahre lang fast kreisförmig ist.
Das Zusammentreffen der Minimalschwankungen der beiden langfristigen Perioden vor 23 Millionen Jahren konnten die Wissenschaftler durch Isotop-Untersuchungen an den erbohrten Tiefseesedimenten nachweisen. Damit konnten sie zeigen, dass diese astronomisch errechneten Perioden tatsächlich Auswirkungen auf das Erdklima haben.
So zeigt beispielsweise ein überproportionaler Anteil des schweren Sauerstoffs O-18 in den Sedimenten, dass sich zum Zeitpunkt ihrer Ablagerung viel Eis auf der Erde befunden hat. Denn Wassermoleküle, die den normalen Sauerstoff O-16 enthalten, verdunsten leichter als die schwereren mit O-18. Wenn der Wasserdampf als Schnee auf die Erde fällt und Eisgletscher bildet, reichert sich O-16 im Eis und O-18 im Meer an.
