同じように太陽光が斜めからしか当たらず、数カ月にわたる極夜と白夜のメカニズムを持つ両極で、なぜこれほどの差が生まれるのでしょうか。調査報道と気象物理学の知見を統合すると、南極が北極より寒い理由には3つの明確な物理的根拠が存在します。
1. 「水深数千メートルの海」対「巨大な陸地」の比熱差
最大の違いは足元の地面です。北極は陸地ではなく、広大な北極海という「海」の上に厚さ数メートルの海氷が浮かんでいる構造です。水は土や岩に比べて比熱（熱を蓄える能力）が極めて大きく、氷の下には常にマイナス1.8℃程度の海水が循環しています。この海水が巨大な「天然の床暖房」として機能し、冬場でも大気が必要以上に冷却されるのを下から強力に防ぎます。
対する南極は、日本の約37倍もの面積を持つ孤立した南極大陸です。陸地は熱を保持できず、受けた熱を素早く宇宙空間へ放出してしまいます。巨大な陸地であることが、放射冷却を無限に加速させる最大の要因となっています。
2. 南極大陸の標高と氷床が生み出す断熱膨張冷却
第2の要因は「標高」です。北極海は海抜0mですが、南極大陸の上には数十万年かけて降り積もった雪が圧縮された南極大陸の標高と氷床が聳え立っています。氷の平均厚さは約2,000mを超え、大陸全体の平均標高は約2,200m〜2,500m、内陸のドーム状の高原地帯（ドームふじ基地など）では標高3,800mに達します。
大気は標高が100m上昇するごとに約0.6℃気温が低下する性質（気温減率）を持ちます。単純計算でも、海抜0mの北極海に比べて南極大陸は標高差だけで約15℃〜20℃以上も寒冷化する地理的宿命を背負っているのです。
3. 北極海と海流の影響｜暖流の侵入と孤立した極渦
第3の要因は周囲を取り巻く大気と海流の循環です。北極海には北大西洋海流（メキシコ湾流の北上流）という強力な暖流がヨーロッパ北方から流れ込んでおり、常に低緯度からの熱が運ばれています。また周辺をユーラシア大陸や北米大陸に囲まれているため、大気の波（プラネタリー波）によって中緯度の温暖な空気と頻繁に混ざり合います。
一方の南極大陸は、周囲を遮る陸地が一切ない暴風圏（吠える40度、狂う50度）に囲まれています。南極周極流と呼ばれる強力な冷水海流と、上空を取り巻く強固な極夜渦（極渦）が巨大な「冷気遮断壁」として働き、赤道や中緯度からの熱の供給を徹底的に拒絶し続けています。
