気候
地球の気候は温暖化と寒冷化を繰り返しており、300万年前に始まった第四紀においては、4万年から10万年の周期で寒冷化した氷期と温暖化した間氷期が交互に繰り返されてきた。直近の氷期は最終氷期と呼ばれ、7万年前〜紀元前10000年頃まで続いた。最も寒冷だった最終氷期最盛期（LGM、2万年前）には海面は現在よりも120m低く、ユーラシア大陸と北アメリカ大陸はベーリング陸橋で陸続きだったほか、東南アジアの多くの島々や日本列島がユーラシア大陸と陸続きだった。ローレンタイド氷床（北アメリカ）やスカンジナビア氷床（ヨーロッパ）など、氷河が大きく南進していた。その後気候は現代まで続く間氷期に入ったため急速に温暖化し、紀元前5000年〜紀元前3000年ごろにかけての完新世の気候最温暖期（ヒプシサーマル）には北半球は平均で現在よりも2℃程度暖かかった。アフリカではサハラ砂漠の大半が緑に覆われオーストラリアも降水量が多かった一方、アメリカ中西部や南アメリカのアマゾンでは降水量が少なかった。日本でも海水面が現在より3〜5m高い縄文海進が起きていた。
地球の未来
地球には周期的な氷河時代が存在しており、氷河時代においては大陸の高緯度地域が一定期間ごとに氷床で覆われる。氷河時代は、プレートの動きに起因する海流または気候の変化によって引き起こされている可能性がある。ミランコビッチ説では、氷河時代における氷期は、天文学的な現象と気候のフィードバック機構が合わさって作用することで起こるとされる。主な天文学的要因には、通常より高い軌道離心率、赤道傾斜角の減少、夏至と遠日点の一致が挙げられる。これらの現象はすべて周期的に発生する。例として、軌道離心率は10万年周期または40万年周期で変化しており、その値は 0.01未満 - 0.05 の範囲で変動する。この数値は地球の軌道短半径が、軌道長半径の99.95パーセントから軌道長半径の99.88パーセントの間で変動することに相当する。