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由于海拔高，空气稀薄，再加上冰雪表面对太阳辐射的反射等，使得南极大陆成为世界上最为寒冷的地区，其平均气温比北极要低20度。南极大陆的年平均气温为零下25度。南极沿海地区的年平均温度为零下17~20度左右；而内陆地区为年平均温度则为零下40~50度；东南极高原地区最为寒冷，年平均气温低达零下57度。到现在为止，地球上观测到的最低气温为摄氏零下89.6度，这是1983年7月在新西兰南极观测站“万达”记录到的，在这样的低温下，普通的钢铁会变得像玻璃一般脆；如果把一杯水泼向空中，落下来的竟然是一片冰晶。

南极的寒冷首先是与它所处的高纬度地理位置有关，由于高纬度地理位置，导致了在一年中漫长的极夜期间没有太阳光。同时，与太阳光线入射角有关，纬度越高，阳光的入射角越大，单位面积所吸收的太阳热能越少。南极位于地球上纬度最高的地区，太阳的入射角最小，阳光只能斜射到地表，而斜射的阳光热量又最低。再者，南极大陆地表95%被白色的冰雪覆盖，冰雪对日照的反射率为80％一84％，只剩下不足20％到达地面，而这可怜的一点点热量又大部分被反射回太空。南极的高海拔和相对稀薄的空气又使得热量不容易保存，所以南极异常寒冷。