对流层位于大气层最接近地面的15公里范围内，是活动最频繁的区域。天气变化就发生在这里。云生云消，风起风止，地球上的温湿转换，都在这里进行。在一个充满生机的星球上，一切看上去都像是能量的循环和流动。在靠近地表的对流层，这些循环都是由太阳能驱动的。随着地球绕自轴旋转，生成明显的昼夜更迭，地面也随之冷热交替；地球绕太阳公转则产生了一年内的季节变换，这是因为两个半球轮换着接收到更多的阳光。但还有比这更长的周期，比如地轴以数十万年为周期来回摆动。
就像地球绕太阳旋转一样，月球也绕着地球旋转。绕行一圈大约需要28天，这正是月份的由来。随着地球绕轴自转，月球的引力拉动地球周围的海水上涨，引发了潮汐。潮汐还能够抑制地球自转，昼夜更迭随之放缓。四亿年前的珊瑚化石上的日增长带表明，当时的昼夜时间要比现在短几个小时。
月球有助于地球的公转轨道保持稳定，从而稳定了气候。不过还有比这长得多的周期在起作用。地球围绕太阳公转的轨道并非标准圆形，而是一个椭圆，太阳位于两个焦点之一。因此，地日距离随着地球的公转而时刻变化着。此外，变化程度本身也会在95800年的周期内发生变化。而地球的自转轴也像失去平衡的陀螺那样，缓慢摇摆或按岁差旋进。在一个21700年的时间周期，地轴的轨迹可以描绘成一个完整的锥形。当前，地球在北半球的冬季距离太阳最近。地球自转轴与其绕太阳公转的轨道间的倾斜度（倾角）也会在41000年的时间周期内发生变化。这些所谓的米兰柯维奇循环5经过数万乃至数十万年的累积，就会对气候产生影响。325万年来，地球受到冰川期等现象的影响，都被归咎于米兰柯维奇循环。但事实上原因很可能更加复杂，这些循环的作用往往还会被海洋循环、云量、大气组成、火山气溶胶、岩石的风化、生物生产力等因素放大或缩小。
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