เพื่อกำหนดแนวคิดเรื่องภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างถูกต้อง อันดับแรกจำเป็นต้องตระหนักว่าสภาพอากาศของโลกแปรผันไปตามช่วงเวลาต่างๆ ตั้งแต่ช่วงอายุขัยของมนุษย์แต่ละคนจนถึงหลายพันล้านปี โดยทั่วไปแล้วประวัติสภาพอากาศที่ผันแปรนี้จัดอยู่ในเงื่อนไขของ "ระบอบการปกครอง" หรือ "ยุคสมัย" ตัวอย่างเช่น ยุคน้ำแข็งสมัยไพลสโตซีน (ประมาณ 2,600,000 ถึง 11,700 ปีที่แล้ว) ถูกทำเครื่องหมายด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในขอบเขตของธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งทั่วโลก ร้อน ความผันแปรเหล่านี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาหลายสิบถึงหลายร้อยพันปี และถูกขับเคลื่อนโดยการเปลี่ยนแปลงในการกระจายของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลก การกระจายของรังสีดวงอาทิตย์เรียกว่ารูปแบบการแผ่รังสีความร้อน และได้รับผลกระทบอย่างมากจากรูปทรงเรขาคณิตของวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และจากการวางแนวหรือการเอียงของแกนโลกที่สัมพันธ์กับรังสีโดยตรงของดวงอาทิตย์