Różnica temperatur między biegunem a równikiem zależy od energii Słońca i energii zatrzymywanej w systemach Ziemi. Były czasy, kiedy Ziemia nie miała polarnych czap lodowych ani pustyń i były czasy, kiedy lód zasypywał znaczną część powierzchni Ziemi.
Nawet niewielkie zmiany w bilansie energetycznym Ziemi wpływają na temperaturę na równiku, na biegunach iw każdym miejscu pomiędzy.
Pogoda na równik
Do równika dociera najwięcej bezpośredniego światła słonecznego, a zatem najwięcej energia słoneczna. Ogólnie rzecz biorąc, strefa klimatyczna między 15 stopniem szerokości geograficznej północnej a 15 stopniem szerokości geograficznej południowej (15 ° N i 15 ° S) ma średnie temperatury powyżej 64°F (18°C). Różnica temperatur między dniem a nocą jest na ogół większa niż różnica temperatur między najcieplejszymi i najzimniejszymi miesiącami na równiku. Wysokość i warunki pogodowe, takie jak burze, również wpływają na lokalne temperatury równika.
Latem temperatura na biegunie północnym wynosi średnio 32 ° F (0 ° C), podczas gdy temperatura na biegunie południowym wynosi -18 ° F (-28,2 ° C). Zimą temperatura na biegunie północnym wynosi średnio -40°F (-40°C), ale temperatura na biegunie południowym wynosi średnio -76°F (-60°C). Geografia kontroluje różnicę temperatur między biegunem północnym i południowym.
Biegun północny znajduje się w oceanie, podczas gdy biegun południowy leży na masie kontynentalnej otoczonej oceanem. Woda morska pod arktyczną czapą lodową jest nieco cieplejsza niż lód i ogrzewa powietrze powyżej. Masa lądowa Antarktydy zmniejsza jednak wpływ oceanu. Średnia wysokość Antarktydy, około 7500 stóp (2,3 kilometra), również obniża temperaturę na biegunie południowym.
Krzywizna i temperatura Ziemi
Krzywizna Ziemi powoduje, że energia słoneczna rozprzestrzenia się na większe obszary wraz ze wzrostem szerokości geograficznej. Im większy obszar lądowy, na którym rozchodzi się energia, tym niższa energia na jednostkę powierzchni.
Ostatecznie temperatura na danym obszarze zależy od ilości energii słonecznej docierającej do powierzchni w tym obszarze. Ilość energii słonecznej na danym obszarze jest większa na równiku niż na równym obszarze na biegunach, dlatego temperatura na równiku jest wyższa niż temperatura podbiegunowa.
Nachylenie osiowe i energia słoneczna
Oś Ziemi przechyla się o około 23,5° od pionu w stosunku do płaszczyzny orbity Ziemi wokół Słońca. To pochylenie osiowe oznacza, że podczas wędrówki Ziemi wokół Słońca, bieguny otrzymują różne ilości światła słonecznego. Jednak przez cały rok na równik nasłonecznione jest stosunkowo jednorodne światło. Konsystencja energii oznacza, że temperatura na równiku pozostaje względnie stała przez cały rok.
Z drugiej strony regiony polarne otrzymują mniej energii słonecznej i otrzymują ją tylko przez część roku. W strefa wyższa niż 60°N i 60°S energia słoneczna rozprzestrzenia się na dużych obszarach z powodu krzywizny Ziemi i nachylenia osi ziemskiej. Mniej energii na jednostkę powierzchni oznacza niższe temperatury ogólne.
Nachylenie osiowe oznacza, że każdy biegun otrzymuje stałe światło słoneczne latem, gdy biegun jest skierowany w stronę Słońca. Jednak zimą do bieguna w ogóle nie dociera światło słoneczne, ponieważ jest odsunięty od Słońca.
Atmosfera, ocean i temperatura
Choć różnica między średnią temperaturą na równiku a temperaturą na biegunach może wydawać się ekstremalna, to różnica byłaby znacznie większa bez atmosfera ziemska. Na równiku zrobiłby się bardzo gorący, a bieguny jeszcze zimniejsze. Energia słoneczna wpływa na wzorce pogodowe równikowe, pochłaniając ciepło w burze i przenosząc ciepło z atmosfery do oceanu w postaci deszczu.
Prądy konwekcyjne w atmosferze powodują układy wiatrów, które przenoszą ciepło z równika w kierunku biegunów. prądy oceaniczne ogrzane energią słoneczną również przenoszą ciepło z równika w kierunku biegunów. Parowanie wód powierzchniowych, deszcz i inne opady, wiatr i prądy oceaniczne przenoszą ciepłe powietrze w kierunku biegunów i sprowadzają zimne powietrze w kierunku równika.