地球的熱量主要是來自太陽輻射的能量，但是由於地球是一個球體，所以太陽輻射在地球表面的分佈是不均勻的，總體而言，全球太陽輻射能的分佈由赤道往兩極遞減，所以地球表面氣溫也總體上由赤道往兩極遞減。兩極地區由於緯度高，年平均正午太陽高度低，同時太陽輻射經過的大氣路徑長，被大氣削弱的也就多，到達地面的太陽輻射就少。

如果北極和南極地區來對比，那麼南極地區的氣溫更低，為什麼南極會更冷呢？首先，南極地處南極洲，而北極地處北冰洋，地處陸地的南極地區比熱更小，冬季降溫更快，氣溫更低。其次，南極地區地處高原，南極擁有全球最厚的冰川，使得南極地區平均海拔為2350米，是世界上平均海拔最高的大洲，海拔高大氣層稀薄，對於地面輻射的吸收作用較弱，也使得南極氣溫偏低。

此外，南極大陸周圍存在南極環流和西風漂流，阻擋了高低緯度之間的熱量交換，使得南極地區成為一個低溫孤島。所以，南極的年平均氣溫低達-25℃，比北極地區年平均氣溫低10至15℃，南極洲曾經測得的極端最低氣溫達到了-89.2℃，而北極地區沒有這麼低的溫度，北半球最低氣溫則出現在俄羅斯西伯利亞地區奧伊米亞康，最低氣溫測得了-71℃的低溫。