南極地區是地球上最冷的地區，素有「冰雪高原」之稱，即使在暖季（每年11月到次年3月）也非常嚴寒。北極雖不像南極那麼寒冷，但大部分地區也是終年冰封。

太陽輻射的接受量決定了極地之寒

南極，是根據地球旋轉方式決定的最南點，是地球上最後一個被人類發現且唯一沒有常住居民的大陸，它被一個巨大的冰蓋所覆蓋。北極，地球自轉軸的另一端，一片浩瀚的冰封海洋。地球的兩極基本被冰雪覆蓋，特別寒冷，而往赤道方向溫度逐漸升高。那麼，地球南北極為什麼如此寒冷呢？

南北極之所以如此寒冷，主要跟太陽的輻射接受量有關。舉一個簡單的例子：炎熱的夏天，早上和傍晚要比中午涼快得多。原因就是中午的太陽在我們頭頂上，光照最強，有效輻射最多，所以我們接收到的熱量也就最多，感覺就最熱，相反，早上和傍晚的太陽是斜射的，有效輻射自然就少得多，我們接收到的熱量也相對要少，所以，早晚感覺會比較涼快。南北極之所以冷，赤道附近之所以溫度高，原因是，在赤道附近，太陽一直盤旋在頭頂上方，一直處於正午的狀態，因此接收的熱量較多，溫度也較高；而對於兩極來說，太陽一直處在早上或者傍晚，永遠也升不起來，因此接收的熱量相對較少，感覺也較冷。

同時，在地球的兩極，會出現極夜的現象，當極夜發生時，根本看不見太陽，接收到的熱量也極少，所以，更加寒冷。

我們都知道，地球兩極被冰雪覆蓋，北極的北冰洋、格陵蘭等有海冰和冰山覆蓋，南極更有巨厚的南極冰蓋和冰架，構成了兩極白茫茫的景象。冰雪猶如一面鏡子，將太陽輻射迅速反射到大氣中，導致熱量不能在地面累積儲存。所以，反射率也相對較高。

而且，在南極和北極，大氣層中水汽等含量較少，對地面反射到大氣中的太陽輻射穿透率高，從而，其所得的熱量擴散逃逸的速度較快；與之相對，低緯度地區的大氣層中水汽、二氧化碳等含量高，容易吸收地面輻射，如同一床棉被，把地面輻射截留下來，加溫地表，使得地表溫度較兩極更高。所以，越往赤道越熱，越往兩極就越寒冷。

另外，南北極地區的高壓，也更容易導致熱量的損失。在南北極，接收太陽輻射較少，溫度較低，從而造成兩極上空的大氣密度較大，形成極地高壓，下沉形成極地環流，也帶走了部分熱量，進一步造成兩極的溫度下降。

南極冷還是北極冷？

中國的北極科考站黃河站位於北緯79°，夏天拜訪那兒的人可能發現，考察站周圍的海灣積雪全融化了，大量苔原植物生長繁茂，甚至出現很多開花植物，北極絨鴨、北極燕鷗等海鳥活躍起來，呈現出一片鳥語花香的景象，讓人懷疑是否真的到了北極！相比之下，南極由於海拔高，空氣稀薄，再加上冰雪表面對太陽輻射的反射等，使得南極大陸成為世界上最為寒冷的地區，其平均氣溫比北極要低20℃。

那麼，是什麼原因導致南極比北極更冷呢？首先是地形的差異。南極為大海包圍的陸地，總面積約1400萬平方千米，其中約1372萬平方千米被大陸冰蓋覆蓋，約占總面積的98%，而且這些冰蓋的平均厚度可達近2000米，終年不化。北極地區則是陸地包圍海洋，北冰洋面積約1310萬平方千米，其中冰面積約為850萬平方千米，僅為南極冰面積的60%左右，而且，北極地區的冰雪在夏季可以大量融化，導致夏季冰面積更小。

其次，南極海拔比北極高。由於高緯度地理位置，導致了在一年中漫長的極夜期間沒有太陽光。同時，與太陽光線入射角有關，緯度越高，陽光的入射角越大，單位面積所吸收的太陽熱能越少。南極位於地球上緯度最高的地區，太陽的入射角最小，陽光只能斜射到地表，而斜射的陽光熱量又最低。南極的高海拔和相對稀薄的空氣又使得熱量不容易保存，所以南極異常寒冷。

第三，南極熱量交換比北極少。由於南大洋有繞南極的西風環流和南大洋環流，南極無論是大氣環流還是大洋環流均比較封閉，與中低緯度的熱量交換較少，得不到熱量的有效補充。相比較而言，北極地區與中低緯度的大氣環流和大洋環流的交換則比較頻繁，來自於中低緯度的熱量可以通過環流向北極地區進行有效輸送，這樣就導致北極比南極溫暖。

在2萬年前的人類歷史上的最後一次大冰川期，冰川在北半球也僅延伸至北緯40度的地區。美國《發現》雜誌撰文說有跡象表明，第五紀冰川期即將來臨，一些加拿大科學院也認為地區已經踏入一個新的冰川期。

美國的一家電視台也暗示，地球實際在1970年左右就已經進入了第五紀冰川期。德國波茨坦氣候變化學研究所的研究人員斯台芳•拉姆斯托夫通過模型證明，全球氣候變暖將改變海灣暖流的流向，從而導致歐洲大陸進入冰期。

根據拉姆斯托夫的研究，全球氣溫升高最終可能導致歐洲出現區域性冰期。氣候學家甚至間接地證明，海灣暖流熱效應在大西洋北部海域已明顯減小，近年來歐洲的氣候變得越來越反覆無常。美國賓夕法尼亞州立大學教授理察•阿萊伊認為，要是以為地球會越來越熱，那就大錯特錯了，不久的將來，地球的某些地區將會變冷，而且這種冷暖的更迭或許就發生在幾年之間。

迄今為止，氣候一直被認為是在幾萬年乃至幾十萬年的間隔中緩慢變化著。但實際上，阿萊伊教授在研究中發現，就連多次冰川期這樣劇烈的氣候變化也是在短時期內匆匆地出現，又匆匆地結束的。從溫暖的氣候到冰川期，再從冰川期到溫暖的氣候，這種劇烈的變化歷時僅僅幾年。阿萊伊教授認為冰溶化成的淡水流入海洋的問題對氣候影響更大。

如果冰溶化成的淡水大量流進北大西洋，從而使海水的鹽分低，那麼海水的冰點將上升，冬北大西洋可能會結冰。如果這樣向北運送暖空氣的「傳送帶」將停止運轉，能夠充分阻止海水變暖降溫將襲擊北歐地區:這種降溫被稱為小冰川期。

阿萊伊教授推測，這種現象在全世界接連不斷地發生的結果，將』使世界變成「斑駁冰川期」的狀態，即某個地區溫帶向熱帶變化，另外某一個地區溫帶向寒帶變化。這些變化並不需要幾百年的時間才能出現，短短几十年內就會突然發生。

這似乎可以解釋為什麼有些地區越來越熱，而有些地區出現歷史罕見低溫天氣。阿萊伊教授認為從現在兩極地區氣溫的變化來看，40年後，即2050年，一部分物產豐饒的溫帶地區很可能突然變成不生長植物的冰世界。

全球氣候是變暖還是變冷，學界一直有爭議。

據地層學的研究資料顯示，太陽黑子的活動至少已經持續了數億年，且太陽黑子活動具有周期性，在周期期間內，太陽黑子數量會由多變少、再由少變多，如此不斷循環向下一個周期，約每 11 年唯一周期，而目前正處於第 24 活動周期，這個周期的太陽活動極大期落在 2014 年至 2015 年間，因此目前處於太陽黑子數量的下降時期。

著名太陽觀測專家、同時也是氣象學家的 Paul Dorian 警告，太陽無黑子狀態出現的次數可能會越來越頻繁，從一開始只持續幾天，之後可能變成持續幾周，接著，可能好幾個月的時間內，都不會出現太陽黑子，而黑子數到達極小期谷底的時間，可能落在 2019 年至 2020 年間，也就是說，距離到達極小期的這段期間，太陽將會不斷出現無黑子狀態。

Dorian 認為，以歷史觀測記錄來看，太陽活動極小期的持續時間若過長，可能導致地球大氣層最下層、也就是對流層的氣溫下降，直接影響到身處對流層的我們，導致全球進入「小冰河期」。而若與太陽黑子數到達極小期谷底的時間吻合，那麼「小冰河期」發生的時間最快可能就在 2019 年。

若地球真的在2019年能進入小冰川期，那溫室效應的問題就能能得到解決，從這個角度看來它算是個好消息。

但小冰川期的到來同樣會造成問題。小冰川期將導致地球氣溫大幅度下降，使全球糧食大幅度減產，由此引發社會劇烈動盪，人口銳減。小冰川期的另一特色是天氣變異相當大，亦即極端天氣發生的頻率較高。中英格蘭的氣象資料顯示，在1659-1979年之間，最冷及最熱的冬天與夏天多發生在小冰川期。倫敦的泰晤士河河面在1664-1665到1813-1814之間結凍20-22次，倫敦市民甚至在冰凍的河面上舉辦舞會等活動。此段期間，荷蘭的運河也經常結冰。冰雪覆蓋的地貌成為常態，也因之成為畫家筆下常見的景色。

小冰川期也在中國發生。從竺可楨寫的中國氣象史的資料中，可以知道中國歷史上幾次最大規模的社會動亂時期確實和四次小冰河期有密切關係，而不完全是吏治失敗引起的。殷商末期到西周初年是第一次小冰河期，東漢末年、三國、西晉是第二次小冰河期，唐末、五代、北宋初是第三次小冰河期，明末清初是第四次小冰河期。當時氣溫劇降，造成北方乾旱，糧食大量減產，形成幾十年的社會劇烈動盪和戰亂，長期的饑荒是造成戰亂無限制擴大的根本原因。

前三次「小冰河期」中國人口銳減超過五分之四，明末最後一次人口只銳減一半是得益於美洲傳來的抗旱高產作物土豆、玉米和紅薯救的命。殷商末年和周初的人口變動缺乏史料記載。東漢末，漢族人口是六千萬，幾十年饑荒和大戰亂後到西晉一統時漢族人口僅剩七百七十萬。隨後又是八王之亂、五胡亂華，中國南北漢族人口僅存四百萬。當時人口銳減是相當驚人的。唐末漢族人口也是六千萬，至北宋初期只剩兩千萬。明末漢族人口一億二千萬，至清初社會安定時剩五千多萬，此賴美洲傳入的土豆、紅薯和玉米等抗旱高產作物以救命。