关于北极圈的知识，人们是通过最了不起的勇气和耐力缓慢获得的。发现北极圈的过程是一个英雄般的故事，故事的主人公以其对冒险和科学的热爱征服了北极冬季的恐怖、长达半年的黑暗、孤独、过度的寒冷和饥饿的危险。
我们前文提到的所有探索活动基本上都是出于某些实际的目的而进行的，例如为了到香料群岛去做生意或者发大财。即便是戴维斯、弗罗比舍、哈得孙和巴芬寻找西北航道，巴伦支和钱德勒寻找东北航道的短途旅行，也是为了追求商业利益。只有从詹姆斯·库克开始，才算是拉开了科学探索的序幕。虽然此前白令的探索活动是奉彼得大帝之命去解决地理问题，但沙皇的最终目的是满足俄国扩张的野心。白令和库克解决了亚洲和美洲两块大陆之间的关系问题，但是北极圈内大陆以北的情况是怎样的？这就是19世纪需要解决的问题。对于北极圈，在20世纪初的地图上，只有1000平方英里左右的地方是空白的。
关于北极圈的知识，人们是通过最了不起的勇气和耐力缓慢获得的。发现北极圈的过程是一个英雄般的故事，故事的主人公以其对冒险和科学的热爱征服了北极冬季的恐怖、长达半年的黑暗、孤独、过度的寒冷和饥饿的危险。在这里，我们不可能讲述人类北极探险的各种惊心动魄的细节，我们关心的重点是，人类到北极圈的历次探险带来了哪些新的地理知识。在东半球，北极地区被很多大型岛屿环绕，其中多数都是早期探险家发现的。我们已经知道公元10世纪挪威人是如何登上格陵兰岛并在此定居的。1556年，在多次寻找西北航道的探险中，布罗看到了新地岛，但新地岛的名字（Nova Zembla，在俄语里是“新发现的土地”的意思）说明它最初是由俄国海员发现并命名的。巴伦支是斯匹茨卑尔根的发现者。西伯利亚以北那些大小岛屿的发现则应归功于俄国的迪斯琴涅夫和白令等人的探险；而北美大陆北面错综复杂的岛屿网络是由探险家们在寻找西北航道时逐渐考察的。确实，北极圈中的大部分地理发现都是探险家们为了寻找西北航道这个虚无缥缈的目标而无心插柳而成，它们反过来又鼓励人们在北极圈进一步探索。
1595年版的北部极地地图
此后，北极圈探险史揭开了全新的一页。1818年，在约瑟夫·班克斯爵士的影响下，人们展开了两次探险，目的是寻找西北航道和抵达北极点。前一次探险是“伊莎贝拉”号的约翰·罗斯和“亚历山大”号的W.E.帕里进行的；在后一次的极地探险中，约翰·富兰克林航行至特伦特。这两次探险都不成功，但罗斯和帕里确认了巴芬的发现。尽管如此，两年后，人们还是组织了两次探险，再次寻找西北航道。其一经由陆路，由富兰克林领队；另一次经由海路，是帕里负责。帕里来到北美洲顶端的中点处，发现了一个以他名字命名的群岛，到达西经114°线，并因此获得英国议会发给他的5000英镑，以奖励他作为第一个航行至110°经线以西的水手。接着，帕里沿着班克斯兰德北上，如果当时那里的海峡没有被冰封住，他可能会顺利找到西北航道。1822年至1824年间，在前后相继两次的探险活动中，帕里对他所发现的海岸地区加深了了解，但没有成功地再次到达第一次探险中他去到的如此靠西的地方。这在某种程度上打击了政府支持探索事业的信心。1829年，伦敦警长菲利克斯·布斯先生也组织了一次探险，他派出轮船“胜利”号，约翰·罗斯担任队长。罗斯发现了布西亚费利克斯，他的侄子詹姆斯·C.罗斯证明，此地属于美洲大陆，他沿着此处的海岸线到达富兰克林海角，并在布西亚费利克斯的阿德莱德角确定了北磁极的位置。在北极圈度过了5年之后，罗斯及其同伴（他们已经被迫放弃了“胜利”号）遇到一艘捕鲸船，该船将他们带回国。
约翰·富兰克林
我们必须在此重新提到富兰克林，众所周知，他是由英国海军部派去考察美洲北岸的，当时那里只有两个地点得到了确定——分别由赫恩和麦肯齐发现的科珀曼河与马肯吉河的入海口。直到1821年，富兰克林才得以从科珀曼河河口出发，乘两条独木舟向东行进，他沿岸航行，一直来到科尔维尔角并为此地亲自命名。这时，船上的食物只剩下可以吃三天的干肉饼。在艰苦的条件下，他们靠吃苔藓和烤皮革充饥，克服重重困难，设法回到了原先出发的基地。4年后，即1825年，富兰克林展开了同一目标的探险，这次是从马肯吉河河口出发，他派同伴理查德森打通马肯吉河和科珀曼河之间的海岸路线，富兰克林本人则向西与比奇上校的“布鲁姆”号会合，该船的任务是到白令海峡接回比奇的同伴。理查德森十分成功地考察了马肯吉河和科珀曼河之间的海岸线；而比奇虽然成功环绕了冰角，并且沿岸来到巴罗角，却没有找到富兰克林，当时富兰克林就在距离比奇160英里之内的利特恩礁。而这160英里是直线距离，因为有科尔维尔角的阻隔，航行距离是222英里，富兰克林当时位于陆地的最东端，即富兰克林角。1837年，在乘小船沿岸航行1408英里后，T.辛普森抵达J.C.罗斯当年到达的最西端。到目前为止，辛普森的纪录仍未被打破。与此同时，在1833年，C.J.拜克发现了大鱼河并来到河口。在顺流而下的路途中，船遇到了急流，这时一支船桨断了，船员们开始大声祷告，这时队长喊道：“现在是祷告的时候吗？划右船舷的桨！”
此时，在南极地区的探险活动收获更大。库克认为，南极位于传说中的澳大利亚大陆的包围之中，他向南最远到过南纬71.10°，并在那里发现了巨大的冰障。1820年至1823年间，威德尔访问了合恩角南部的南设得兰群岛，在当地极冷的环境中发现了一座活火山。他最远来到南纬74°，但没能找到该处的陆地。1839年，贝兰尼发现了以他名字命名的群岛，岛上有一座12000英尺高的火山，伯克岛上甚至还有一座活火山。1839年，迪蒙·迪维尔领导的一支法国探险队再次访问和探索了南设得兰群岛；第二年，美国海军的威尔克斯上尉发现了以他的名字命名的土地。然而，南极洲最惊人的发现是J.C.罗斯爵士做出的，1840年，英国海军部派他确定地球的南磁极，我们知道，他已经发现了北磁极。罗斯率领两条船——“伊里布斯”号和“特罗”号，发现了维多利亚地和两座活火山，甚至发现它们正从冰雪之中喷涌岩浆，他以两艘船的名字为火山命名。1842年1月，罗斯来到最南端，南纬78°，他返回之后的半个多世纪时间里，很少有人组织南极探险。“伊里布斯”号和“特罗”号从南太平洋返航途中，政府将这两艘船的使用权交给了富兰克林（因为他之前的发现，富兰克林已经获封骑士）。1845年5月26日，他率领129名船员和2条船出发了，船上的物资能够用到1848年7月。1848年7月26日，一艘捕鲸船最后一次看到他们，当时他们正准备通过兰开斯特海峡。跨越最北端的北纬77°线，通过威灵顿海峡之后，富兰克林不得不在比奇岛过冬。第二年（1846年9月），他的两艘船在维多利亚海峡被冰块包围，距离威廉国王地只有12英里左右。奇怪的是，次年（1847年），J.雷又奉命从哈得孙湾的瑞普尔斯角出发，沿布西亚东岸航行，以便考察罗斯和富兰克林在哈得孙湾附近探险路线之间的区域。1847年4月18日，雷到达布西亚的一个海角，距离在布西亚另一侧的富兰克林不到150英里。不到两个月后，即6月11日，富兰克林死在“伊里布斯”号上，他船上的物资只够使用到1848年7月，而且1847年一整年都被困在浮冰中间。代理队长克罗泽带着105名幸存者弃船，试图到拜克发现的大鱼河去。他们沿着威廉国王地西岸一路挣扎，但未能抵达目的地；疾病和饥饿使队员的数量逐渐减少。一位爱斯基摩老妇目睹了这一令人悲伤的过程，后来，她告诉麦克林托克，当时有队员一边走一边倒下。
南北半球
由于一直没有富兰克林的消息，恐慌开始蔓延。1848年，理查德森和雷奉命沿陆路搜寻。同时，两艘船被派到白令海峡寻找富兰克林。另外两艘船——“考察者”号和“进取”号——在J.C.罗斯的指挥下，穿过了巴芬湾。雷抵达维多利亚地的东岸，来到距离富兰克林的两艘船被弃之处50英里的地方；然而直到1853年，他第二次从陆路前来搜寻的时候，才获知两艘船的信息。在佩利湾过冬之后，即1854年4月20日，雷遇到一个年轻的爱斯基摩人。对方告诉他，4年前，在威廉国王地西岸，有人看到40个白人拖着一条船向南走，几个月后，爱斯基摩人发现了其中30个人的尸体，他们佩戴着绘有富兰克林探险队特有图案的银饰。进一步的搜寻一直持续到1879年，美国海军上尉F.施瓦特卡发现了富兰克林探险队队员的好几处坟墓和遗骸。
1848年，分别从大西洋和太平洋出发的两次海路搜寻都一无所获。两艘船试图从东面接近富兰克林未果后，1850年，R.柯林森上尉和麦克卢尔上尉又想率领“进取”号和“考察者”号通过白令海峡自西面搜寻。“考察者”号上的麦克卢尔没有按照命令等候柯林森，他独自率队进发，发现了班克斯兰德，后来在威尔士王子海峡被浮冰包围。1850年至1851年间，他试图从这条海峡到帕里海湾去，却没有成功。不过，1851年8月至9月间，麦克卢尔设法沿着班克斯兰德来到它的最西北端，然后成功地通过了以他的名字命名的海峡，抵达巴罗海峡，由此完成了沿西北航道的第一次航行。但是，在1853年，他们被迫放弃了“考察者”号。“进取”号上的柯林森一路紧跟麦克卢尔，但并没有追上他。柯林森试图通过南方的多尔芬海峡环绕阿尔伯特王子地，最后他们来到了剑桥湾，这里是海路上距离富兰克林探险队最近的地方。柯林森不得不向西返航，1855年，出海5年零4个月之后，他回到英国。
1851年，在东线执行搜寻任务的船只不下十余艘——在富兰克林夫人的呼吁下，英美海军组织了两次搜寻任务，一次是由英国个人单独进行的，另一次是美国政府和个人合作进行，两次都是在兰开斯特海峡搜寻，那里是人们最后见到富兰克林的地方。结果，他们只找到了三座坟墓，这三个人死于富兰克林探险的早期，被埋在比奇岛。1852年，爱德华·贝尔彻爵士率领4艘船奉命出发。在第二年，贝尔彻幸运地找到了麦克卢尔和“考察者”号并帮助他完成了西北航道的首航。为此，在1863年，贝尔彻获得了国会10000英镑的奖励。但贝尔彻不得不放弃他大部分的船，其中之一的“坚毅”号漂流了1000多英里，被一艘美国捕鲸船发现，美国人将其修好后送还了女王和英国人民。
尽管已经做出上述所有努力，人们还是没有找到富兰克林及其队员，而雷博士几乎已经确定了他们可怕的命运。但富兰克林夫人对这些模糊的消息并不满意，尽管已经花掉了35000英镑的个人经费（大部分来自她的个人财产），但是她仍决心再组织一次探险。1857年，麦克林托克乘坐蒸汽游艇“狐狸”号出发了，他是使用雪橇方面的大师。1858年，麦克林托克在比奇岛为富兰克林探险队竖立了一块纪念碑，然后沿着皮尔海峡前进。1858年至1859年间的冬天，他在当地人中间四处打听消息。5月25日，他循迹来到威廉国王地，找到一具脸朝下趴在地上的人类骨架，其姿势说明这个人是在行走中倒下的。与此同时，麦克林托克的同伴霍伯森发现了富兰克林探险队的一份记录，它简单叙述了1845年至1848年间的事情。1859年，麦克林托克携带着这份说明富兰克林探险队命运的资料返回英国，他不仅弄清了富兰克林等人的下落，还探索了威廉国王地周边800多英里的海岸地区。
可见，借着寻找富兰克林探险队的机会，探险家们考察并掌握了北美洲北部星罗棋布、错综复杂的岛屿群的情况。然而，他们之中没有人跨越过北纬75°线，到过更北端的地方。早在1616年巴芬就发现了这个事实，只有通过史密斯海峡才能到达北纬80°的地方。直到1852年，英格菲尔德乘“伊莎贝尔”号（富兰克林派出的船只之一）才打破了巴芬的纪录，又向北行进了40英里。1853年，在两名美国公民（格林尼尔和皮博迪）的慷慨资助下，凯恩率领“前进”号向北极进发，他通过了史密斯海峡和罗伯逊海峡，来到以他的名字命名的海域。在两年的时间里，他继续探索了格林尼尔岛以及邻近的格陵兰海岸。后续的考察包括1860年海耶斯和10年后霍尔的探险，这些维持了外界对史密斯海峡及其周边地区的兴趣。1873年，奈尔斯上尉（后来的乔治爵士）基本上完成了格林尼尔岛的考察，他的其中一位副手，佩勒姆·奥尔德里奇成功到达北纬82.48°线。大约在同一时间，佩尔和维普拉切特领导的奥地利探险队探索了北极已知的最高地，这里大部分位于东部，他们以奥地利皇帝的名字将其命名为弗朗茨约瑟夫地。
爱斯基摩人的陶拍
此时，诺登斯基尔德教授（后成为男爵）对东北航道的成功探索激起人们对北部地区的兴趣，1858年至1870年间，他在北极圈进行过七八次探险。1875年至1876年间的两次探险中，他首次摸清了在夏季从挪威到叶尼塞河河口去的路线。自那时起，经常乘坐商船从英格兰到叶尼塞河河口去的威金斯船长就利用这条路线实现商业目的。随着西伯利亚的开发，毫无疑问，这条路线的商业重要性将愈加突出。诺登斯基尔德教授在他发现的捷径的鼓励下，决定从那里沿海岸前往白令海峡。1878年，他乘坐“勒拿”号从维加出发，还有一艘运煤船陪同，为其提供燃料。8月19日，他们经过切柳斯金角——旧大陆的最北端。从这里，“勒拿”号朝勒拿河河口的方向行驶，9月12日抵达诺斯角，距白令海峡不到120英里。1778年，库克曾经从东面来到这里。遗憾的是，海面上浮冰密度太大，他们无法到更远的地方去，只得在进退两难中等候了10个多月。1879年7月18日，冰层破裂。两天后，“勒拿”号成功地环绕伊斯特角，来到亚洲最东的海岸，完成了西北航道的探索。自此，付出艰苦努力终于取得胜利的诺登斯基尔德男爵开始研究早期地图历史并出版相关著作，他出了两本有价值的地图集，包括中世纪的地图和海图的复本。
大众对北极探险的兴趣再次被激发起来，所有文明国家合力组织极地探险活动。1879年，汉堡举行了国际极地会议，大会决定在1882年至1883年间派人在北极点周边建立科学观测站，以便研究北冰洋的情况。不少于15支探险队奉命出发，有的去到北极地区，但大部分都在北极点附近。与推动地理大发现的成果利益化相比，他们的兴趣更在于进行实质的发现。但其中一支由A.W.格里利领导的美国探险队再次接起考察史密斯海峡及其出口的任务，格里利的队友洛克伍德中尉成功抵达北纬83.24°，距离北极点不到450英里，这是那时人类到过的最靠北的地方。格里利的探险队还成功地证明了，虽然四周有很多浮冰，格陵兰岛上并没有那么多的冰层覆盖。
迄今为止，探索北极地区的通用方式是，先在北极圈内建立一个基地，储存足够多的食物和补给，然后尽可能远地向目标方向推进，当物资短缺时，可以返回基地获取给养。但是，1888年，弗里德约夫·南森博士选择了一个大胆的方法来探索格陵兰岛腹地。他从东海岸携带补给出发，那里没有任何居民，然后开始横穿格陵兰，他的性命取决于探险是否成功，因为他没有在后方建立基地，返回也无济于事。最终，他极为成功地实现了目标。此后，在1892年至1895年间，佩里上尉又按照南森的方法进行了两次成功的尝试，他甚至去到了比南森的足迹纬度更高的地方。前述大胆计划的成功，促使南森尝试一个更大胆的计划。他相信，鲍德温1901年从弗朗茨约瑟夫地的基地到北极点并于1902年返回的探险几乎是一无所获。然而，1906年，佩里通过史密斯海峡来到北纬87.6°，沿着格兰特地北岸上行，在约西经100°的地方发现了新土地。
1908年7月，佩里乘坐“罗斯福”号离开纽约，开始了他的第八次北极探险。在谢立丹角附近过冬后，1909年2月，他带着7人小队，在59名爱斯基摩人的协助下，离开了“罗斯福”号，乘坐雪橇出发。到达北纬84°之后，大部分爱斯基摩人返回了，剩下的16个人，带着20只雪橇和100只狗开始向北极点冲刺。1909年4月6日，佩里抵达北极点。他发现，北极点周围正如人们多年来推测的那样，是一块常年冰封之地。他们向下探测了9000英尺，没有探到海底。后来，探险队顺利返回。
与此同时，南极探险活动重新兴起。1894年至1895年间，挪威的C.E.博克格尔文克探索了维多利亚地。1897年，他来到南纬78.5°，但未能成功抵达南极点。1901年至1904年间，瑞典的奥托·诺登斯基尔德博士抵达西摩角。同期，R.F.司各特上尉带领的英国探险队考察了维多利亚地内陆的冰层，来到南纬82.17°。1903年至1905年间，一支英国探险队考察了合恩角东南地区，并沿着冰障漂流，发现了爱德华七世地。
人们开始对南极探险倾注极大的热情。1907年，欧内斯特·沙克尔顿上尉率领英国国家科考队前往南极。1909年1月，就在沙克尔顿手下的一支小队抵达南磁极的几天前，他在距离南极点不到111英里的地方确定，南极点位于一座海拔1万英尺左右的高原之上。1910年11月，司各特上尉从新西兰出发，开始了他的第二次探险，目的是接续第一次任务和沙克尔顿的工作，去考察南极大陆。1912年1月18日，司各特抵达南极点，结果发现罗尔德·阿蒙森上尉已经在那里等他了。1903年，阿蒙森成为穿越西北航道的第一人。1911年初，他离开挪威前往北极，后来又突然改变计划，决定去南极。1909年，他在罗斯海鲸湾的冰障上过了冬。1911年10月20日，他离开营地。12月14日，在长途跋涉750英里之后，他抵达南极点。有赖于良好的天气条件，阿蒙森顺利返回。但司各特上尉却在前往南极点的路上遇到了暴风雪，在回程中被暴雪所困。1912年3月29日，他和4名同伴冻饿而死。这是人类为极地探险事业所付出的生命代价。