ความแตกต่างของอุณหภูมิจากขั้วถึงเส้นศูนย์สูตรขึ้นอยู่กับพลังงานของดวงอาทิตย์และพลังงานที่สะสมอยู่ในระบบของโลก มีหลายครั้งที่โลกไม่มีแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกหรือทะเลทราย และมีหลายครั้งที่น้ำแข็งฝังพื้นผิวโลกไว้มาก
แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสมดุลพลังงานของโลกก็ยังส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิที่เส้นศูนย์สูตร ขั้ว และทุกๆ ที่ในระหว่างนั้น
อากาศเส้นศูนย์สูตร
เส้นศูนย์สูตรได้รับแสงแดดโดยตรงมากที่สุด ดังนั้นจึงได้รับแสงแดดมากที่สุด พลังงานแสงอาทิตย์. โดยทั่วไป เขตภูมิอากาศระหว่างละติจูด 15 องศาเหนือ และ 15 องศาใต้ (15°N ถึง 15°S) มีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงกว่า 64°F (18°C) โดยทั่วไปความแตกต่างของอุณหภูมิกลางวันและกลางคืนจะมากกว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเดือนที่ร้อนที่สุดและเย็นที่สุดของเส้นศูนย์สูตร รูปแบบระดับความสูงและสภาพอากาศ เช่น พายุฝนฟ้าคะนอง ส่งผลต่ออุณหภูมิเส้นศูนย์สูตรในท้องถิ่นเช่นกัน
ในช่วงฤดูร้อน อุณหภูมิที่ขั้วโลกเหนือเฉลี่ย 32°F (0°C) ในขณะที่อุณหภูมิที่ขั้วโลกใต้เฉลี่ย −18°F (-28.2°C) ในช่วงฤดูหนาว อุณหภูมิที่ขั้วโลกเหนือมีค่าเฉลี่ย -40°F (-40°C) แต่อุณหภูมิที่ขั้วโลกใต้เฉลี่ย −76°F (−60°C) ภูมิศาสตร์ควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้
ขั้วโลกเหนือตั้งอยู่ในมหาสมุทรในขณะที่ขั้วโลกใต้ตั้งอยู่บนทวีปที่ล้อมรอบด้วยมหาสมุทร น้ำทะเลใต้แผ่นน้ำแข็งอาร์กติกอุ่นกว่าน้ำแข็งเล็กน้อยและทำให้อากาศอุ่นขึ้น อย่างไรก็ตาม มวลแผ่นดินของทวีปแอนตาร์กติกาลดอิทธิพลของมหาสมุทรลง ระดับความสูงเฉลี่ยของทวีปแอนตาร์กติกาประมาณ 7,500 ฟุต (2.3 กิโลเมตร) ทำให้อุณหภูมิที่ขั้วโลกใต้ลดลงเช่นกัน
ความโค้งและอุณหภูมิของโลก
ความโค้งของโลกทำให้พลังงานของดวงอาทิตย์กระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นพร้อมกับละติจูดที่เพิ่มขึ้น ยิ่งพลังงานแผ่กระจายไปทั่วพื้นที่มากเท่าใด พลังงานต่อหน่วยพื้นที่ก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น
ในที่สุด อุณหภูมิในพื้นที่ขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานของดวงอาทิตย์ที่ไปถึงพื้นผิวในบริเวณนั้น ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ที่กำหนดจะมากกว่าที่เส้นศูนย์สูตรมากกว่าในพื้นที่เท่ากันที่ขั้ว ซึ่งเป็นสาเหตุที่อุณหภูมิเส้นศูนย์สูตรอุ่นกว่าอุณหภูมิขั้วโลก
Axial Tilt และ Sun Energy
แกนของโลกเอียงประมาณ 23.5 องศาจากแนวตั้งที่สัมพันธ์กับระนาบของวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ นี้ เอียงแกน หมายความว่าในระหว่างการเดินทางของโลกรอบดวงอาทิตย์ ขั้วจะได้รับแสงแดดในปริมาณที่แตกต่างกันไป เส้นศูนย์สูตรได้รับแสงแดดค่อนข้างสม่ำเสมอตลอดทั้งปี ความสม่ำเสมอของพลังงานหมายถึงอุณหภูมิของเส้นศูนย์สูตรค่อนข้างคงที่ตลอดทั้งปี
ในทางกลับกัน บริเวณขั้วโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์น้อยกว่าและรับพลังงานนั้นเพียงช่วงปีหนึ่งเท่านั้น ที่ ละติจูด พลังงานของดวงอาทิตย์สูงกว่า 60°N และ 60°S กระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่อันเนื่องมาจากความโค้งของโลกและความเอียงของแกน พลังงานต่อหน่วยพื้นที่น้อยลงหมายถึงอุณหภูมิโดยรวมที่ลดลง
ความเอียงตามแนวแกนหมายความว่าแต่ละขั้วจะได้รับแสงแดดคงที่ในช่วงฤดูร้อนเมื่อเสาชี้ไปทางดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ในช่วงฤดูหนาว เสาจะไม่ได้รับแสงแดดเลยเพราะว่าเสาเอียงออกจากดวงอาทิตย์
บรรยากาศ มหาสมุทร และอุณหภูมิ
แม้ว่าความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิเส้นศูนย์สูตรเฉลี่ยกับอุณหภูมิของขั้วอาจดูสุดขั้ว แต่ความแตกต่างจะยิ่งมากขึ้นหากไม่มี ชั้นบรรยากาศของโลก. เส้นศูนย์สูตรจะร้อนมากและขั้วจะเย็นลงกว่าเดิม พลังงานแสงอาทิตย์ขับเคลื่อนรูปแบบสภาพอากาศของเส้นศูนย์สูตร ดูดซับความร้อนเข้าสู่พายุฝนฟ้าคะนอง และถ่ายเทความร้อนจากชั้นบรรยากาศไปยังมหาสมุทรในรูปของฝน
กระแสพาความร้อนในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดรูปแบบลมที่เคลื่อนความร้อนจากเส้นศูนย์สูตรไปทางขั้ว กระแสน้ำในมหาสมุทร ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะส่งความร้อนจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วด้วยเช่นกัน การระเหยของน้ำผิวดิน ฝน และการตกตะกอน ลมและกระแสน้ำในมหาสมุทรทำให้อากาศอุ่นเคลื่อนเข้าหาเสาและนำอากาศเย็นเข้าสู่เส้นศูนย์สูตร