地球に詳しい方

質問

なぜ北極と南極はあんなに寒いのですか？

回答No.6

iapetus

すいません。長いです。

確かに、北極と南極は、総じて「寒い」といって間違いないです。
これは、皆さんが仰っているように、高緯度（北極とか南極とか）の地域では、光が低い角度以下でしか太陽の光や熱線（赤外線）が当らないため、加熱効率が低く、相対的に逃げる熱量が大きいため、寒くなります。

しかし、北極と南極の平均気温は、北極の方が20℃ほど低いのが通例ですし、地球上の最低気温の記録は、南極のボストーク基地で記録された89.2℃です。

No.2さんの、
>北極はそれほど寒くありません。
>むしろシベリアの奥地の方が寒いでしょう。
というのは、するどいご指摘です。

これは、北極が「北極海」と言うだけに海そのものであるために寒くなりきらず、南極は「南極大陸」というだけに土や岩石から成る陸地だからです。

物質には、それがどれだけの熱量を貯め込めるか、或いは、どれだけ熱し難く冷め難いかという「比熱」と呼ばれる性質があり、物質の種類によりかなりその数値が異なります。

比熱が大きい物質は、同じ体積当たりにより多くの熱量を貯め込めますが、温まり難く、冷えるときは熱をゆっくりと放出するため冷え難い性質があります。
一方、比熱が小さい物質は、貯め込める熱量が小さい代わりに、簡単に温まり、冷えるときもすぐに冷えてしまう性質があります。

海水を含め、水は比熱が大きい物質です。
これに対し、土や岩石、鉄などは（含有する水分や成分により）一概には言えませんが、水に対する土の比熱が概ね１／４程度です。
鉄の棒を火で炙ると、あっという間に触れない温度にまで加熱されますが、加熱をやめれば５分程で触れる程度にまで冷めるのは、比熱が低いからです。
これに対し、水は沸騰するまで数分かかり、蒸発して気化熱を奪われないよう蓋をしておくと、なかなか温度が下がらないのは、比熱が高いからです。

> 日本も夜になれば垂直どころか反対になりますが
> 氷点下ほど寒くならないのはなんでですか？

日本が比熱の大きい海に囲まれていることと、空気も保温に関与していること、それから地球が24時間程で自転しているからです。

実は仰るような現象は、大気が殆ど無い月面などでは起こっています。
太陽光線がほぼ垂直に当る月の赤道付近では、日向は100℃以上、日陰は－100℃以下、夜ともなると、－170℃にもなります。
これは、月面には大気も水も程んど存在しないために、熱が入り放題、逃げ放題になってしまうからです。
また、地球でも例外的に、巨大な砂漠などでは、極端な乾燥により砂や空気の比熱が下がるため、夜は氷点下になる場所があります。
しかし、地上が冷え切る前に地球が自転して太陽が再びその場所を温め始めることで、場所によりますが、日本の平地では極端な低温にはなりません。

また、海には「海流」が、また大気には「風」という循環する流れがあるため、地球全体の温度を、海と空気が均質化しようとする効果が働いていることも、地上全体の温度差を小さくしています。