Некоторые учёные думают, что климат зависит от количества углекислоты и водяных паров в воздухе (атмосфере), окружающем Землю, которые подобно стёклам парника свободно пропускали к Земле световые лучи Солнца и задерживали тепловые лучи, отражающиеся от нагретой поверхности Земли. Поэтому чем больше углекислоты в атмосфере, тем теплее, а чем меньше — тем холоднее. Количество углекислоты и водяных паров изменяется. Углекислота поступает в атмосферу в огромных количествах при вулканических извержениях и затем поглощается растениями. Поэтому в периоды после наиболее сильной деятельности вулканов климат становился тёплым, а затем охлаждался. Эти учёные высчитали, что если бы количество углекислоты увеличилось по сравнению с современным в 2–3 раза, то наступило бы повышение температуры на 8–9°, а если бы уменьшилось в 2 раза, то температура понизилась бы на 4–5°; этого было бы достаточно для того, чтобы в средних широтах наступило оледенение.

Другие учёные видят причину оледенения в ином распределении суши и моря или в изменении тёплых морских течений. Так указывалось, что оледенение Европы можно связать с другим, чем теперь, направлением тёплого течения Гольфштрома, которому препятствовал омывать северные берега Европы подводный порог в начале четвертичного периода, соединявший между собой Британские и Фарерские острова, Исландию и Гренландию. Поэтому это тёплое течение в ледниковую эпоху из Мексиканского залива уходило в Тихий океан к Панамскому перешейку.

Наконец, многие учёные считают, что изменение климата связано с горообразовательными процессами. Над горами слой атмосферы тоньше, чем в низинах. Поэтому он беднее там и углекислотой и водяными парами. Эти участки представляют как бы дыры в парнике, сквозь которые тепло уходит в мировое пространство. Ветры, переносившие влагу (водяные пары), задерживались в горных местностях и увеличивали количество осадков, которые в связи с низкой температурой в горах выпадали в виде снега. Это создавало благоприятные условия для образования ледников, которые затем начинали сползать в низины.

В те периоды истории Земли, когда процессы горообразования затухали, гористый рельеф начинал разрушаться реками, выравниваться и в общем понижаться. Оболочка атмосферы становилась более толстой и равномерной. Климат становился теплее, и ледниковые покровы исчезали, а ледники сохранялись только в полярных странах и высокогорных местностях. Наступало общее потепление климата.

Таковы основные гипотезы, пытающиеся объяснить, почему могло возникнуть на Земле Великое оледенение. Есть еще немало и других, менее известных попыток найти объяснение этому явлению.

Главное возражение со стороны большинства геологов против признания какой-либо гипотезы заключается в том, что ни одна из них не может объяснить повторности (множественности) ледниковых эпох в четвертичном периоде.

Дело в том, что большинство учёных, основываясь главным образом на соображениях геологического характера, а не на истории развития органического мира, считает, что в течение четвертичного периода было полное и многократное исчезновение льдов с тех территорий, которые и теперь свободны от льда, а затем новое появление оледенения. Появление и исчезновение ледниковых покровов, по мнению этих геологов, сопровождалось значительными колебаниями климата, который в межледниковые периоды становился даже теплее современного.

Гипотеза, связывающая оледенение с горообразовательными процессами, хорошо объясняет причины общего охлаждения климата в четвертичном периоде и возникновения ледникового периода в целом. Но эта гипотеза не может объяснить множественности оледенений, так как в четвертичном периоде горообразовательный процесс не повторялся столько раз, сколько повторялись оледенения. Поэтому эта гипотеза объясняет возникновение в четвертичном периоде только одной ледниковой эпохи, в течение которой были временные сокращения ледникового покрова, сменявшиеся новыми его расширениями.

Нужно вместе с тем отметить, что гипотеза, связывающая появление оледенения с горообразовательными процессами, т. е. с изменением рельефа земной поверхности, изменением морей, лишена существенного недостатка, которым страдают все другие гипотезы, а именно того, что все они считают основной причиной оледенения только понижение температуры. Совершенно очевидно, что одного похолодания еще недостаточно, чтобы вызвать оледенение. Кроме этого необходимо еще увеличение осадков (снега). В самом деле, например, в Якутской АССР средняя температура воздуха в январе — 50°, 1 (в Верхоянске), а бывают морозы почти в 70°; количество осадков в декабре — феврале там всего 11 мм. Снеговой покров очень тонок (15–49 см). Наибольшее количество осадков за год выпадает в Якутской АССР в Олекминске — 262 мм, а наименьшее в Верхоянске — 128 мм. Заморозков ночью в Якутии не бывает только в июле. Зима продолжается 7 месяцев и все же, несмотря на такие, казалось бы, благоприятные условия, никакого оледенения там нет, но развивается вечная мерзлота, так что почва промерзает на глубину 200 м и оттаивает летом только сверху. В то же время в Новой Зеландии, расположенной в южной части Тихого океана, средняя годовая температура достигает в северной части +14,9°, а в южной +9,9°, но в горных хребтах, достигающих почти 3000 м высоты, развиваются громадные ледники, сползающие почти до подножья гор (215 м над уровнем моря), покрытых тропической растительностью. Это происходит потому, что горные хребты задерживают влагу, приносимую ветрами, и осаждают её до 4000 мм в год на высоте до 2000 м. Понятно, что если бы там средняя годовая температура понизилась, то это привело бы к сплошному оледенению Новой Зеландии.

Таким образом, для развития оледенения недостаточно одного понижения температуры, но необходимо еще и большое количество влаги, которая улавливается горами и осаждается в виде снега. Такие условия действительно могли создаться как в четвертичном, так и в более древние периоды истории Земли в результате горообразовательных процессов и привести в итоге к обширным оледенениям. Следы таких оледенений известны теперь в различные геологические периоды.

Против этой гипотезы возражают, ссылаясь на то, что она не объясняет наличия некоторых дочетвертичных оледенений, обнаруженных пока только в одном полушарии или даже на одном материке. Однако на это можно возразить, что следы древнейших — дочетвертичных — оледенений еще мало изучены и очень возможно, что они просто еще не везде обнаружены.