Антарктида, так же как и Северная Европа, пережила в четвертичное время несколько ледниковых эпох, или, иначе говоря, несколько стадий наступания и отступания льдов. Лучшим свидетельством этих явлений служат донные осадки морей, окружающих материк. Их исследуют таким образом: на некотором расстоянии от берега глубинные трубки опускаются по вертикали с такой силой, что они вдавливаются в грунт. В колонках донных осадков, вынутых на поверхность, четко устанавливается характерное переслаивание тонкоотмученного материала с более грубозернистым. По этим переслаиваниям можно судить о числе стадий наступания и отступания ледника. А применяя радиоактивные методы изучения донных осадков, удается даже наметить хронологию этих событий в абсолютном летосчислении.

Основываясь на сравнительном изучении колонок донных осадков, взятых вблизи Антарктиды и у берегов Северной Америки, ряд исследователей высказывается за синхронность колебаний ледяного покрова обоих полушарий в четвертичное время. Другие же полагают, что оледенение Антарктиды началось раньше, чем на севере, — в конце третичного периода.

Гигантский масштаб современного оледенения всегда заставляет обращаться к геологическому прошлому и искать там ответа о климатических особенностях эпох, предшествовавших четвертичному времени.

Данные о климате мезозойской и третичной эпох, к сожалению, удалось найти только на очень ограниченных участках в Западной Антарктиде, где в районе Хоуп-Бей и на Земле Грейама залегает юрская флора, соответствующая теплому, даже тропическому климату, близко родственная флоре Африки и Индии. В породах верхнего мела с островов Сеймур и Сноу-Хилл были найдены остатки морской фауны, представленной моллюсками и кораллами, типичными для теплых вод Индийского океана. Затем следует отметить ископаемую флору эоцена и олигоцена, характерную для теплого климата, которая представлена лавром, смоковницами и араукарией. И только в самом конце третичной эпохи начинает появляться фауна, свидетельствующая о наступлении очень холодной эпохи.

В наше время, несомненно, ледниковый покров уменьшается в толщине и отступает, обнажая площади, усеянные моренным материалом, отшлифованными скалами со шрамами и большими валунами.

Климат Антарктики. Мощный ледяной покров Антарктиды подобен огромному холодильнику, окруженному со всех сторон значительно более теплыми водами океана. В силу этого в области соприкосновения суши с океаном создается большой температурный градиент, способствующий развитию очень активной циркуляции атмосферы; она выражается прежде всего в образовании серии глубоких циклонов, движущихся с запада на восток вокруг континента. Пути циклонов обычно лежат между 62 и 65° ю ш., отклоняясь к северу или к югу, в зависимости от сезонного положения кромки льда. На северной её окраине преобладают сильные западные ветры, а на южной — восточные.

Далее на юг, в пределах материка, где господствуют очень низкие температуры, находится область высокого давления. Аэрологические наблюдения показали, что в этой антициклональной области на высотах в тысячи метров преобладает движение воздуха, обратное тому, которое наблюдается вблизи поверхности. Такое распределение воздушных течений вызывает постоянный перенос из северных широт в глубь материка более влажного морского воздуха.

Одновременно сильно охлажденный воздух антарктической шапки повышенного давления стекает в сторону побережья, создавая нередко при этом ветры ураганной силы. Так, например, в районе Земли Адели, лежащей против острова Тасмания, в течение года зарегистрировано 340 дней с бурями, со скоростью ветра в 20 м/сек. В отдельные периоды скорость ветра достигает 90 м/сек, сопровождаясь страшными метелями. Снежные частицы при этом шлифуют и даже разрушают твердые предметы, попадающиеся на их пути. Нередко возникают сильные электрические разряды, известные под названием «Огней святого Эльма». Метели иногда сопровождаются снежными смерчами с большой подъемной силой.

Специфической особенностью Восточной Антарктиды надо считать зимние позёмки: токи холодного воздуха, спускающиеся в сторону моря, переносят на небольшой высоте (4–5 м) массы снега.

Для Антарктиды характерны низкие температуры воздуха, в среднем более низкие, чем в Арктике, в особенности для лета. Чем глубже расположены точки наблюдений, тем ниже регистрируемая температура

Таким образом, характер циркуляции воздушных масс и физико-географические условия позволяют подразделять климат Антарктики на две зоны континентальную, в которой преобладает режим антициклона, и прибрежную, где в значительной степени сказывается влияние циклонов, проходящих вблизи побережья.

В огромной Антарктической области общей площадью приблизительно 50 млн. кв. км находится в настоящее время около 50 метеорологических станций, на которых ведутся регулярные наблюдения. Данные этих станций пополняются в течение лета китоловными судами, а также различными антарктическими экспедициями. Первая попытка синоптического анализа южных областей земного шара принадлежит Мейнардусу, который использовал с этой целью наблюдения островных станций, наблюдения южных континентальных станции, судов регулярных торговых рейсов и данные экспедиции Дригальского (1902–1903 гг.).

1 — направление ветров у поверхности, 2 — меняющиеся ветры у поверхности; 3 — высотные ветры, 4 — антарктическая граница ветров

В то время когда «Гаусс» зимовал в паковых льдах, «Дисковери» находился в море Росса. Пользуясь сводками этих двух судов, а также китоловов, плававших в Южном полушарии, и станций на континентах, Гепуэрт в течение двух лет составлял ежегодные синоптические карты для Южного полушария. К ранним попыткам синоптического анализа относится работа Симпсона, который использовал результаты наблюдений баз Скотта и Амундсена для синоптического анализа области моря Росса.

Значительный вклад в работу по синоптическому анализу Южного океана принадлежит Пальмеру (1942), который произвел синоптический анализ Австралии и Южного океане, широко используя отчеты судов в течение полярного 1932–1933 г.

Во время печатания данного обзора вышла в свет прекрасная новейшая сводка по климату Антарктики советского ученого Г. М. Таубера.[4]

Воды, опоясывающие Антарктиду, разделяются континентальными массами Африки, Австралии и Южной Америки, вдающимися в высокие широты, на три сектора. В промежутках они сливаются с водами трех больших океанов земного шара. Батиметрическая карта показывает, что воды вокруг Антарктиды покрывают сложную систему «возвышенностей» или хребтов, связывающих континент с северными массами суши и разделяющих широкие депрессии земной коры — «океанические бассейны». Большинство подводных хребтов протягивается вкось от континента, остальные грубо параллельны её берегам.

Оконтуривание этих невидимых горных хребтов морского дна зависит от густоты промеров, а эти промеры распределены очень неравномерно. Применение эхолота за последние десятилетия сделало изучение морфологии дна гораздо более доступным, чем это было в дни механических лотов, но на картах всё же остается ещё много белых пятен.

Морфология дна — это единственный источник данных, на которых основываются выводы о структуре земной коры в южных областях, где такое малое количество коренных горных пород выступает на поверхность из-под оболочки снега, льда и морской воды. Большинство островов Южного океана — это вершины вулканов, покоящихся на подводных хребтах.

Геологи распространили на неизведанный юг представления о структуре, установившиеся для более доступных северных областей суши. Так, предсказание Зюсса о природе дуги Скотия (островной дуги Южных Атилл) возникло из его изучения островных дуг восточного края Тихого океана и Вест-Индии, а Э. Дэвид проводил аналогию между отвесными береговыми утесами Земли Виктории и изрезанными и обрывающимися в море восточными берегами австралийского континента. Позднейшая геологическая съемка Антарктиды (Уедд, 1941; Фербридж, 1949) подтвердила взгляд о сходстве в основном структуры Антарктиды с соседними древними устойчивыми щитами континентов Африки и Австралии. Западная же Антарктида от Земли короля Эдуарда VII до Земли Грейама образует часть круготихоокеанской третичной складчатой зоны. Эта складчатая зона начинается от Новой Зеландии, проходит, вероятно, через о. Макуори, с его третичными подушечными лавами и сейсмической активностью, до островов Баллени; оттуда тянется через устье моря Росса до Земли короля Эдуарда VII, через Землю Мэри Бёрд, Землю Джемса Элсуэрта и Землю Грейама до дуги Скотия (Южных Атилл) и южноамериканских Анд.