地球的热量主要是来自太阳辐射的能量，但是由于地球是一个球体，所以太阳辐射在地球表面的分布是不均匀的，总体而言，全球太阳辐射能的分布由赤道往两极递减，所以地球表面气温也总体上由赤道往两极递减。两极地区由于纬度高，年平均正午太阳高度低，同时太阳辐射经过的大气路径长，被大气削弱的也就多，到达地面的太阳辐射就少。
如果北极和南极地区来对比，那么南极地区的气温更低，为什么南极会更冷呢？首先，南极地处南极洲，而北极地处北冰洋，地处陆地的南极地区比热更小，冬季降温更快，气温更低。其次，南极地区地处高原，南极拥有全球最厚的冰川，使得南极地区平均海拔为2350米，是世界上平均海拔最高的大洲，海拔高大气层稀薄，对于地面辐射的吸收作用较弱，也使得南极气温偏低。
此外，南极大陆周围存在南极环流和西风漂流，阻挡了高低纬度之间的热量交换，使得南极地区成为一个低温孤岛。所以，南极的年平均气温低达-25℃，比北极地区年平均气温低10至15℃，南极洲曾经测得的极端最低气温达到了-89.2℃，而北极地区没有这么低的温度，北半球最低气温则出现在俄罗斯西伯利亚地区奥伊米亚康，最低气温测得了-71℃的低温。
