Uma série de teorias, de maior ou menor aceitação, tenta explicar o fenômeno da glaciação, lançando mão de argumentos geográficos, geofísicos, astronômicos e cósmicos (LEINZ, 1987).
As causas das variações paleoclimáticas são de natureza extremamente complexa, resultando da interação de fenômenos astronômicos, geofísicos e geológicos, inexistindo
fatores atuando em diferentes escalas têmporo-espaciais (SUGUIO, 1999).
Bigarella (1994) pondera que o clima da Terra, na escala do tempo geológico, tem sofrido significativas mudanças de natureza cíclica comandadas por variações seculares nas taxas de radiação recebidas em função da própria mecânica celeste, variações estas que modificam a órbita do planeta ao redor do Sol e a orientação do seu eixo de rotação em relação a um plano de referência fixo. Tais variações se devem a perturbações gravitacionais inerentes ao sistema planetário, que interferem nos seguintes parâmetros: excentricidade da órbita, longitude do periélio e obliqüidade da eclíptica.
As variações nos elementos supracitados tem sido consideradas como responsáveis por importantes modificações climáticas ao longo do Quaternário em função de modificações nas taxas de insolação. As respectivas taxas de variação de tais parâmetros no tempo e no espaço seguem enumeradas, segundo Bernard (1967 apud Bigarella 1994).
Excentricidade da órbita – Apresenta periodicidade mal definida de cerca de 95.000 anos, sendo que os valores deste elemento variam conforme a aproximação ou afastamento do Sol do centro da elipse.
Obliqüidade da eclíptica – Varia entre 21,8º e 24,4º, em períodos dominantes de 40.900 anos de duração e períodos secundários, cuja duração é de 39.500 anos. O plano que contém o ângulo em questão gira no espaço segundo o sentido horário, tal como os equinócios e solstícios.
Longitude do periélio – Se refere ao ângulo entre o equinócio de outono e o periélio (ponto de menor afastamento da Terra em seu movimento de translação ao redor do Sol), assumindo, no hemisfério norte, valor de 90º quando o periélio coincide com o solstício de inverno e de 270º quando coincide com o solstício de verão. As flutuações da longitude do periélio variam entre períodos de 13.500 a 29.000 anos, assumindo uma média de 20.600 anos.
As glaciações estão ligadas a períodos de maior excentricidade da órbita e menor excentricidade da eclíptica, marcados por invernos longos no hemisfério norte, nos quais a longitude do periélio corresponde a 270º, o que, teoricamente, implicaria numa alternância nos períodos glaciais em cada hemisfério a cada 20.000 anos, hipótese esta que não goza de evidências seguras, ainda que certas glaciações sejam síncronas nos dois hemisférios
da eclíptica atinge valores máximos, o que repercute numa maior evaporação em conseqüência da temperatura mais elevada dos oceanos, catalisando o ciclo hidrológico global (continente-oceano) e local.
Bell & Walker (1992) também recorrem à teoria astronômica para explicar as mudanças climáticas de longa duração, conjugando como fatores fundamentais a precessão dos equinócios, a obliqüidade da eclíptica e a excentrecidade da órbita, o que pode ser evidenciado através da análise de depósitos glaciais em ambiente de clima úmido, depósitos de fundo do mar – acumulados de forma lenta e ininterrupta ao longo do Quaternário – observações de stone lines e cascalheiras exumadas, efetuação de análise polínica para compreender antigas linhas de cobertura vegetal, entre outros fatores.
É sabido que as flutuações na excentricidade da órbita terrestre repercutem em variações na recepção de energia solar pela Terra: a distância do Sol a partir do centro da órbita eclíptica controla a distância da Terra ao Sol em diferentes épocas do ano e a duração das quatro estações; assim, quanto menor a excentricidade da órbita, menor a diferença na duração das estações do ano, sendo o inverso também verdadeiro (AYOADE, 1986).
O mesmo autor prossegue esclarecendo que no periélio a recepção de energia solar é cerca de 6% maior que no afélio, e que, diante da periodicidade de oscilação da excentricidade da órbita terrestre, durante 50.000 anos, a Terra estará mais próxima do Sol em sua órbita no mês de julho, e não em janeiro, como se verifica atualmente, o que significa que os verões no hemisfério norte podem se tornar mais quentes e os invernos mais frios durante os próximos 50.000 anos.
Atualmente, a obliqüidade da eclíptica é da ordem de 23,5º, ângulo de inclinação da Terra em sua órbita em torno do Sol que resulta no regime sazonal vigente. Uma diminuição no referido ângulo desencadearia uma diminuição das diferenças entre as estações e um aumento das distinções entre as zonas climáticas, sendo o mecanismo inverso igualmente válido: um aumento no ângulo de obliqüidade causaria diferenças sazonais marcantes com menor distinção entre as zonas geográficas (GATES, 1972 apud AYOADE, 1986).
Os fatores astronômicos são bastante plausíveis para explicar as causas das mudanças climáticas que se deram ao longo do Quaternário. Deve-se ressaltar, entretanto, que mudanças e variações no clima se processam em diferentes escalas temporais, o que pode exigir a recorrência a outras causas, distintas das que foram apresentadas, como a tectônica de placas e o conseqüente rearranjo na conformação topográfica da Terra e na distribuição das superfícies continentais e oceânicas, e ainda, como aceitam vários autores, causas de ordem
contemporâneos, alterações climáticas globais. Debates recentes na comunidade científica vem cololocando em tela a possibilidade de que as alterações climáticas proferidas pelo Homem correspondam a fenômenos bem mais antigos que o surto de emissão de poluentes e gases estufa que se instalou com a Revolução Industrial; o início real de tal processo poderia remeter a 5.000 anos, com o advento e disseminação da agricultura irrigada e queima deliberada de biomassa para viabilizar o funcionamento dos primeiros centros urbanos que se formaram quando a maioria dos grupos humanos se sedentarizou.
Strahler (2004) põe ênfase no papel de fatores geológicos na explicação dos ciclos glaciais que se instalam, claramente documentados no começo e no final da Era Paleozóica e que reaparecem no Pleistoceno. Considera a tectônica de placas, responsável pelo posicionamento de massas continentais na região polar, como mecanismo geológico mais preponderante para o surgimento de uma era glacial, listando também a retirada dos mares rasos das áreas cratônicas por movimentos epirogenéticos positivos e períodos de instensa atividade vulcânica global, cujo lançamento deliberado de partículas na atmosfera teria reduzido a intensidade de energia solar na superfície.
As causas dos fenômenos glaciais constituem problema de difícil solução, e colca em debate as teorias astronômicas, de ampla aceitação, com hipóteses geológicas que cada vez mais demonstram coerência de interpretação e resultados plausíveis.