Vier miljoen jaar geleden kwam er op het grootste gedeelte van Groenland geen ijs voor. Het klimatologische evenwicht op Aarde veranderde en in de bergen en kuststroken van Groenland bleef de in de winter gevallen sneeuw ook tijdens de zomermaanden liggen. Deze ijsmassa overdekte heuvels en valleien, zodat het eiland onder het immense gewicht uiteindelijk meer dan 600 meter naar beneden werd gedrukt. In de afgelopen 12000 jaar heeft het ijs zich gemiddeld 200 km teruggetrokken. Na bevrijd te zijn van de last van de ijskap is het vrijgekomen land weer geleidelijk omhoog gekomen en tot zijn vroegere niveau gestegen.
Ondanks de recente inkrimping zal de Groenlandse ijskap de volgende ijstijd echter waarschijnlijk wel meemaken, wanneer een groot deel van de aardbol opnieuw door een ongebaande woestenij van ijs zal zijn overdekt.
De afgelopen miljard jaar zijn er zeker nog 6 andere ijstijden geweest, kennelijk met tussenpozen van ongeveer 150 miljoen jaar en elk zon 50 miljoen jaar lang.
De term IJstijd is eigenlijk verwarrend, omdat die doorgaans wordt gebruikt voor een periode van aanhoudende glaciatie van slechts enkele tienduizenden jaren. Als wetenschappers de term gebruiken bedoelen ze vaak een over de gehele wereld optredende periode van temperatuurdaling die miljoenen jaren kan aanhouden en die wordt gekenmerkt door een reeks uitbreidingen en inkrimpingen van ijsmassas, de zogenaamde glacialen en interglacialen. Om praktische redenen kan zon uiterst lange periode het best ijs-era worden genoemd.
Sinds het begin van de geologische periode die we het Pleistoceen noemen, ongeveer 2,5 miljoen jaar geleden, is het landijs van Noord-Amerika en Europa minstens vier keer en misschien wel tien keer tot de gematigde breedten opgerukt. Elk van deze invasies van ijsmassas zou als een volledige ijstijd kunnen worden beschouwd. Het ijs heeft zich zeker bij nog tien andere gelegenheden tot ver buiten het huidige domein uitgestrekt.
Zelfs op dit ogenblik, nu we in een interglaciaal verkeren, gaat het ijstijdvak door en wordt nog steeds een groot deel van de Aarde door gletsjers bedekt.
De Duitse geografen Albrecht Penck en Eduard Brückner, ontdekten een methode voor het chronologisch vaststellen van ijstijden. Deze werden genoemd naar de vier rivieren langs wier loop de wetenschappers bewijsmateriaal hadden verzameld: Günz, Mindel, Riss en Würm. Chronologisch valt dit ook nog samen met de alfabetische volgorde.
De atmosfeer en oceanen op onze planeet vormen een uiterst ingewikkeld stelsel dat grotendeels afhankelijk is van de door de Zon uitgestraalde hitte. Een groot deel van de zonne-energie bereikt de Aarde echter nooit; zo wordt alleen al ongeveer de helft weerkaatst door wolken of door de dampkring. Van het zonlicht dat ons wel bereikt, wordt 1/3 deel door het aardoppervlak weerkaatst. Een ongerept pak sneeuw weerkaatst bijvoorbeeld maar liefst 90 procent van het licht, terwijl door Poolijs en de woestijn zon 35 procent wordt weerkaatst. Het dichte bladerdak van een oerwoud neemt daarentegen 90 procent van de straling op, terwijl de oceanen onder bepaalde omstandigheden slechts 3 procent van het zonlicht weerkaatst.
De hoeveelheid straling die door de Aarde wordt opgenomen, is niet op elke breedtegraad gelijk. Rond de evenaar wordt meer straling geabsorbeerd dan er wordt weerkaatst, terwijl in de poolstreken het omgekeerde het geval is. Alleen boven 40° benoorden en bezuiden de evenaar zijn absorptie en reflectie met elkaar in evenwicht. Zouden deze verschillen in absorptie niet worden rechtgetrokken, dan zou de evenaar steeds warmer en de pool steeds kouder worden. Dit wordt echter voorkomen doordat zee en wind een deel van de tropische hitte naar de poolstreken afvoeren, terwijl andere stromingen koude polaire lucht naar de evenaar voeren.
IJstijdentheorie
In 1842 gebruikte de Franse wiskundige Alphonse Adhémar zijn kennis van de astronomie om het ontstaan van de ijstijd te verklaren. Hij kwam tot de slotsom dat het klimaat op Aarde wordt beïnvloed door de baan van onze planeet en de schommelingen in de stand van de aardas ten opzichte van de Zon. De jaargetijden zijn het bewijs dat de stand van de Aarde ten opzichte van de Zon voortdurend wijzigingen ondergaat. Als de aardas met de zonnestralen een rechte hoek zou maken, dan zouden er geen seizoenen zijn. De aardas hangt ongeveer 23° uit het lood en elke pool wijst gedurende de jaarlijkse ronde om de Zon eerst naar de Zon toe en er dan vanaf. De Noordpool is het meest naar de Zon gericht op 21 juni, de langste dag en het begin van de zomer op het Noordelijke Halfrond. De Noordpool is op 21 december, de kortste dag op het Noordelijke Halfrond en het begin van de winter, het meest van de Zon afgewend. Op het Zuidelijke Halfrond lopen de jaargetijden precies andersom.
Twee keer per jaar, op 21 maart (de eerste lentedag op het Noordelijke Halfrond) en op 22 september (de eerste herfstdag) zijn de Noord- en Zuidpool even ver verwijderd van de Zon. Op die dagen, de equinoxen of dag- en nachteveningen, duren dag en nacht overal ter wereld even lang.
De hoek van de aardas ten opzichte van de zogeheten hemelequator schommelt, in een tijdsbestek van ongeveer 41.000 jaar, tussen 22° en ruim 24°. Op dit moment bedraagt die hoek 23,5° en wordt hij kleiner, waardoor de verschillen tussen de jaargetijden wat wordt afgezwakt. De winters worden zachter en de zomers koeler. Wanneer de hoek op zn grootst is, zijn de verschillen tussen de seizoenen het meest uitgesproken. Deze verschillen gelden voor beide halfronden.
De zaak wordt nog ingewikkelder doordat de afstand tussen Aarde en Zon niet constant is. In de 17e eeuw had de Duitse astronoom Johannes Kepler namelijk ontdekt dat de Aarde, evenals de andere planeten, geen cirkel om de Zon beschrijft, maar een ellips. Het perihelium, de fase waarin de Aarde de Zon op de kleinste afstand nadert, valt tegenwoordig in januari en het aphelium, wanneer de afstand het grootst is, wordt in juli bereikt. Het verschil tussen perihelium en aphelium bedraagt ruim 5 miljoen kilometer. Naarmate het perihelium nadert, wordt de omloopsnelheid groter en naarmate het aphelium dichterbij komt, neemt deze snelheid af. Het gevolg hiervan is dat de koude seizoenen op het Noordelijk Halfrond ongeveer zeven dagen korter duren dan de warme seizoenen, terwijl het winterhalfjaar op het Zuidelijk Halfrond zeven dagen langer duurt dan het zomerhalfjaar.


