mini|hochkant=1.75|Diagramm der Milanković-Zyklen, berechnet für die letzte Jahrmillion, mit den Zyklen der Präzession (Precession) und der Neigung der Erdachse (Obliquity) sowie der Exzentrizität der Erdbahn (Excentricity). Zudem verzeichnet sind die daraus berechneten Schwankungen der Intensität der Solarstrahlung (Solar Forcing) auf 65°N im Sommer sowie der aus geologischen Klima-Proxys ermittelte Wechsel der Kalt- und Warmzeiten im jüngeren Pleistozän (Stages of Glaciation).
Die Milanković-Zyklen (nach Milutin Milanković) bezeichnen mehrere quasi-periodische Variationen der Erdbahnparameter, welche eine Änderung der Sonneneinstrahlung bewirken und als Modell zur Erklärung des Auftretens von Kalt- und Warmzeiten dienen. Die Erdbahn um die Sonne, die Präzession der Erdrotationsachse sowie die Neigung der Erdachse und damit die wechselnden Einfallswinkel der Sonneneinstrahlung auf der Nord- und Südhemisphäre unterliegen verschiedenen Orbitalzeitskalen mit einer Dauer von 25.800 bis etwa 100.000 beziehungsweise 405.000 Jahren. Sie erklären teilweise die natürlichen Klimaveränderungen vor allem während des Quartärs und sind daher für die Klimatologie und Paläoklimatologie von großer Bedeutung. Die Grundidee von Milanković bestand darin, dass die astronomisch bedingte Variabilität der nordhemisphärischen Sonneneinstrahlung das Wachstum und Abschmelzen großer Eisschilde in hohem Maße mitbestimmte und damit – unter Mitwirkung der Eis-Albedo-Rückkopplung – eine Steuerfunktion für den Beginn und das Ende der verschiedenen Kaltzeitphasen ausübte.W. H. Berger (2012): Milankovich Theory – Hits and misses, Scripps Institution of Oceanography, UCSD, La Jolla, Calif. Somit entstand mit der Milanković-Theorie erstmals ein allgemein akzeptiertes Erklärungsmodell für die Ursache der pleistozänen Vereisungsprozesse.
In der paläoklimatologischen Forschung werden die Milanković-Zyklen vielfach für Klimarekonstruktionen des Känozoikums herangezogen, wobei sie zum Beispiel vor 33,9 Millionen Jahren einen nachhaltigen Einfluss auf die Entstehung des antarktischen Eisschilds und den damit verbundenen Beginn des känozoischen Eiszeitalters ausübten. Auch während der quartären Kaltzeitphasen spiegelt sich ihr zyklischer Wechsel auf die synchron verlaufende Fluktuation der südpolaren Eisbedeckung deutlich wider. In letzter Zeit werden die Zyklen verstärkt zur Analyse markanter Klimawechsel des Erdmittelalters (Mesozoikum) und des Erdaltertums (Paläozoikum) eingesetzt, auch unter Berücksichtigung ihrer Entwicklung in der ferneren Zukunft. Ihr Schwerpunkt liegt jedoch nach wie vor in der Erforschung der jüngeren Erdgeschichte, insbesondere des Quartärs.
Geschichte mini|hochkant|Milutin Milanković (1920er Jahre) mini|hochkant|Frontdeckel der Monographie Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem (Milanković, 1941) mini|hochkant|James Croll (1896) Die von Milanković entwickelte Theorie basierte auf Vorarbeiten von James Croll (1821–1890), einem britischen Autodidakten, der Mitte des 19. Jahrhunderts den Gravitationseinfluss von anderen Planeten des Sonnensystems auf die Erdbahnparameter einschließlich des damit verknüpften Eiszeitproblems untersuchte und seine Schlussfolgerungen 1864 im Philosophical Magazine veröffentlichte. Crolls Ideen waren ihrer Zeit jedoch um Jahrzehnte voraus. Erst die Arbeiten von Milanković schufen die Voraussetzung, dass über die mögliche kausale Beziehung zwischen den Kaltzeitzyklen der Vergangenheit und dem Erdorbit auf breiter wissenschaftlicher Grundlage diskutiert wurde. Milanković erweiterte nicht nur Crolls Berechnungen, sondern ergänzte seine Theorie um eine wesentliche Komponente: nämlich um die spezielle Konstellation, wenn eine Hemisphäre so wenig Sonneneinstrahlung aufweist, dass selbst im Sommer eine Ausaperung der Schneedecke nur zum Teil oder gar nicht erfolgt. Auf dieser Erkenntnis baute er seine Berechnungen in der Folge weiter aus.
Milanković war eigentlich ein auf Betonverarbeitung spezialisierter Ingenieur, der diesbezüglich einige Patente eingereicht hatte. Nach seiner Berufung an die Belgrader Universität im Jahr 1909 wandte er sich mathematischen Fragen von Meteorologie, sphärischer Astronomie, Himmelsmechanik und theoretischer Physik zu. Dies wurde ihm nach der Übersiedlung von Wien in das „provinzielle“ Belgrad dadurch erleichtert, dass er nun an einer Hochschule lehrte, die eine nichtspezialisierte holistische Tradition besaß.Aleksandar Petrović: Revolution and Insolation How Milutin Milanković has assembled the puzzle of the climate? Scientific Technical Review, Band LIX, Nr. 1, 2009 (PDF) Er erkannte hier, dass vor ihm noch keine allgemeingültige Erklärung des Eiszeitproblems versucht worden war:
Während seiner präventiven Inhaftierung in Österreich-Ungarn im Ersten Weltkrieg widmete sich Milanković zuerst in Osijek und dann nach seiner Verlegung nach Budapest astronomischen Fragestellungen. In Budapest erhielt er Zugang zu den Bibliotheken der Ungarischen Akademie der Wissenschaften und des Ungarischen Instituts für Meteorologie. Hier vertiefte er sich weiter in die Thematik des Klimas und der Eiszeiten.Tim Flannery: Europa, die ersten 100 Millionen Jahre. Insel Verlag, Berlin 2019, ISBN 978-3-458-17822-4. Wie bereits andere vor ihm erkannten, hat die Albedo von Schneeflächen einen großen Einfluss auf die Reflexion von Sonnenlicht, was dazu beiträgt, die Eis-Albedo-Rückkopplung zu verstärken. Unter diesen Gegebenheiten konnte ein Schneefeld im Laufe von Jahrhunderten zu einem kontinentalen Eisfeld anwachsen. Vom deutschen Klimatologen Wladimir Köppen ermuntert, untersuchte Milanković die an glazialen Ablagerungen reichen Regionen zwischen dem 55. und 65. Grad nördlicher Breite, da hier die Ränder der ehemaligen kontinentalen Eisschilde lagen.
Als am 25. September 1925 Alfred Wegener, der Schwiegersohn Köppens, einen paläoklimatologischen Vortrag während des Kongresses der Deutschen Naturalisten und Physiker in Innsbruck abhalten wollte, reiste Milanković ebenfalls an. Das 1924 von Köppen und Wegener abgeschlossene Werk Klimate der geologischen Vorzeit wurde dort erstmals öffentlich präsentiert. Wegener hatte einen Artikel mit der Vorstellung von Milankovićs Methode und Kalkulation der Sonneneinstrahlung abgefasst. Nachdem Köppen und Wegener in ihrem Buch der Theorie von Milanković ein Kapitel eingeräumt hatten, wurde er in Forscherkreisen schlagartig bekannt.Natalija Janc, Milivoj B. Gavrilov, Slobodan B. Marković, Vojislava Protić Benišek, Vladimir Benišek, Luka Č. Popović, Nemanja Tomić: Ice Age theory: a correspondence between Milutin Milanković and Vojislav Mišković. In: Open Geosciences, Heft 11/1, 2019, doi:10.1515/geo-2019-0021. Milanković berechnete für die klimasensiblen subpolaren und borealen Zonen verschiedene Sonnenwinkel, insbesondere für die Sommermonate. Köppen verglich diese Berechnungen mit der Chronologie der vergangenen Kaltzeitphasen und fand gute Übereinstimmungen.
Barthel Eberl, der 1930 eine Arbeit zu den nordalpinen Gletscherständen publiziert hatte (u. a. Donau-Kaltzeit, identisch mit der norddeutsch-holländischen Eburon-Kaltzeit), kam zu dem überraschenden Ergebnis, dass seine Periodisierung mit den Orbitalzeitskalen von Milutin Milanković korrelierte. Damit ergab sich in Übereinstimmung mit theoretischen Erwägungen und praktischen Feldstudien ein erstes Indiz für die auf periodischen Schwankungen der Erdbahnparameter beruhenden Eiszeithypothese von Milanković.
In den 1940er Jahren wurden Milankovićs Annahmen von einer Reihe Wissenschaftler akzeptiert und auch in mehreren Klimalehrbüchern als Erklärung für die Periodizität der Eiszeiten veröffentlicht. Unterstützung erhielt die Theorie durch Warvenanalysen von Mooren und fossilen Seen sowie von Tonbohrkernen aus rezenten Gewässern, die den 21-ky-Zyklus der Erdachsen-Präzession bestätigten. Dennoch lehnten die meisten Geowissenschaftler die Existenz eines kosmischen „Taktgebers“ für irdische Klimaschwankungen weiterhin ab. Sie begründeten ihre Ansicht mit den Sequenzen der Endmoränen in zahlreichen Weltregionen sowie mit dem synchronen Auftreten von Vereisungen auf der Süd- und Nordhemisphäre. Im Gegensatz dazu postulierte Milanković eine Abnahme der Sonneneinstrahlung auf der Nordhalbkugel bei gleichzeitiger Zunahme auf der Südhalbkugel und umgekehrt. Zudem wurde bezweifelt, dass relativ geringe Änderungen der Insolation in der Lage sein könnten, so große Wirkungen zu entfalten.
Milanković verfasste die finale Synthese seiner Theorie in seinem Werk Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem auf Deutsch. In seinem Werk beschrieb er die variable Sonneneinstrahlung und die Entstehung der Kaltzeiten über einen Zeitraum vom Mittleren Pleistozän bis zur Gegenwart (etwa eine Million Jahre). Das Manuskript überreichte er am 2. April 1941 in Belgrad der Druckerei. Nach dem deutschen Überfall auf Jugoslawien am 6. April 1941 wurde die Druckerei zerstört und ein Großteil der Manuskripte bis auf ein vollständig erhaltenes Exemplar vernichtet. Es war der Reputation Milankovićs zu verdanken, dass zwei Wehrmachtssoldaten, die am 15. Mai 1941 Zugang zu seinem Haus erbaten, ihm Grüße von deren Professor der Geologie Wolfgang Soergel in Freiburg übermitteln wollten, einem Befürworter von Milankovićs Thesen. Milanković übergab das unversehrte Buchmanuskript den Soldaten zur Weiterleitung an Soergel.RTS, Kod dva bela Goluba (Audio-Datei: 59 min 37 sek) Die Rezeption der Milanković-Zyklen fand mit dem positiven Vorwort des Geographen Carl Troll Anfang 1944 in der Deutschen Meteorologischen Zeitschrift ihren ersten Ausdruck. Im Septemberheft 1944 der Geologischen Rundschau schrieb Walter Wundt eine detaillierte, auch für Nichtmathematiker verständliche Abhandlung zur Theorie Milankovićs.Walter Wundt: Die Ursachen der Eiszeiten: Die Mitwirkung der Erdbahnelemente an der Entstehung der Eiszeiten. In: Geologische Rundschau, Band 34, 1944, S. 713–747 (PDF) Wilhelm Meinardus unterstützte in derselben Ausgabe der Geologischen Rundschau nachdrücklich Milankovićs Annahme einer variierenden Sonneneinstrahlung.Wilhelm Meinardus: Zum Kanon der Erdbestrahlung. In: Geologische Rundschau, 1944, Band 34, 1944, S. 748–762 (PDF) Meinardus war der erste Quartärgeomorphologe und Geograph, der engagiert für Milankovićs Ideen eintrat. Da die Gruppe der Geographen bis dato die schärfsten Kritiker seiner Theorie bildete, war es ein gewisser Fortschritt, dass nun eine breite Diskussion über die Mechanismen zur Entstehung der Eiszeiten einsetzte.
Dennoch blieb Milanković bis zum Ende seines Lebens die allgemeine Anerkennung seiner Theorie versagt. Einige bedeutende Geologen wie Albrecht Penck und Richard Foster Flint waren von den Ideen Milankovićs irritiert, wobei sich Penck als einer der Hauptopponenten erwies und seine Meinung erst 1938 änderte.Aleksandar Petrovic: Canon of Eccentricity: How Milanković Built a General Mathematical Theory on Insolation. In: André Berger, Fedor Mesinger, Djordje Sijacki (Hrsg.): Climate Change: Inferences from Paleoclimate and Regional Aspects. Springer, Wien 2012, ISBN 978-3-7091-0972-4, S. 131–140. Auch Jovan Cvijić, Rektor der Belgrader Universität und Pencks Wiener Schüler, verstand nicht den Hintergrund von Milankovićs zeitraubenden Berechnungen. Flint blieb ebenfalls über Jahrzehnte bei seiner Ablehnung. Er unterbrach als Vorsitzender Milanković während des 4. INQUA-Kongresses in Rom 1953, wo dessen Vortrag lautstark durch Zwischenrufe gestört wurde. Milanković kehrte dadurch sichtlich enttäuscht vom Kongress zurück und erlebte nicht mehr, wie seine Theorie ab Mitte der 1970er Jahre eine zunehmend breitere Rezeption in der Paläoklimatologie erfuhr.