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，阳光的入射角越小。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。
南极不仅是世界最冷的地方，也是世界上风力最大的地区。那里平均每年8级以上的大风有300天，年平均风速19.4米/秒。1972年澳大利亚莫森站观测到的最大风速为82米/秒。法国迪尔维尔站曾观测到风速达100米/秒的飓风，这相当于12级台风的3倍，是迄今世界上记录到的最大风速。南极风暴所以这样强大，原因在于南极大陆雪面温度低，附近的空气迅速被冷却收缩而变重，密度增大。而覆盖南极大陆的冰盖就像一块中部厚、四周薄的“铁饼”，形成一个中心高与沿海地区之间的陡坡地形。变重了的冷空气从内陆高处沿斜面急剧下滑，到了沿海地带，因地势骤然下降，使冷气流下滑的速度加大，于是形成了强劲的、速度极快的下降风。南极没有四季之分，仅有暖、寒季的区别。暖季11月至3月；寒季4月至10月。暖季时，沿岸地带平均温度很少超过0c，内陆地区平均温度为-20～-35c；寒季时，沿岸地带为-20～-30c，内陆地区为-40～-70c。1967年初，挪威在极点附近测得-94.5c的低温。据估计，在东南极洲上可能存在-95～-100c的低温。
太阳是一个庞大而炽热的气体球，在它的内部和表面进行着各种化学元素的核反应，产生了强大的带电微粒流，并从太阳发射出来，用极大的速度射向周围的空间。当这种带电微粒流射入地球外围那稀薄的高空大大气层时，就与稀薄气体的分子猛烈地冲击起来，于是产生了发光现象，这就是极光。
有的极光是黄绿色的，有的是红色、紫色、蓝色，有的像空中垂下的帘幕随风摆动，有的像不断攒动的火苗，映红天空，有的像强大的探照灯光，在天空摇曳。有的光华一闪，倏然既逝，有的持续很长时间。
除了严寒之外，狂风则是科学考察人员在南极所遇到的另外一个天险。狂风会很快带走人体的热量，使人发生冻伤甚至冻死事故。极夜的风暴，其速度有时超过每秒30米，比12级台风凌厉得多。此时若有人身置户外，便会有生命之虞。人们难以忘记，1960年10月10日下午，在日本昭和站进行科学考察的福岛博士，走出基地食堂去喂狗，突遇每秒35米的暴风雪，从此再没有回来。直到1967年2月9日，他的保存完好的尸体，在距站区4.2公里处出现。