Nếu bạn có dự định thực hiện một chuyến đi tới sa mạc Sahara ở Bắc Phi, ngoài việc mang theo thật nhiều nước và kem chống nắng, đừng quên những chiếc áo ấm. Đó là do nhiệt độ tại đây giảm rất mạnh khi Mặt Trời lặn, từ mức trung bình 38°C (có thời điểm lên tới 50°C) vào ban ngày xuống chỉ còn -3,9°C vào ban đêm, theo Trạm quan sát Trái Đất của NASA.

Tại sao những sa mạc khô cằn như Sahara lại có mức chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn như vậy? Câu trả lời là sự kết hợp giữa cát và độ ẩm không khí.

Cát không giữ nhiệt tốt. Khi ánh sáng mặt trời chiếu xuống sa mạc, các hạt cát ở lớp trên cùng hấp thụ năng lượng bức xạ, đồng thời giải phóng nhiệt trở lại không khí, khiến nhiệt độ tăng cao vào ban ngày. Khi đêm xuống, hầu hết nhiệt lượng trong cát nhanh chóng tỏa ra môi trường xung quanh.

Tuy nhiên, chỉ riêng hiện tượng này là chưa đủ để làm cho ban đêm ở Sahara trở nên lạnh như vậy. Nguyên nhân chính khiến cát và không khí mất nhiệt nhanh chóng là do độ ẩm cực kỳ thấp. Trên thực tế, độ ẩm hay lượng hơi nước trong không khí ở sa mạc Sahara là gần như bằng không.

Trái ngược với cát, nước giữ nhiệt rất tốt. Không khí có độ ẩm cao sẽ đóng vai trò như một tấm chăn vô hình giúp giữ nhiệt ở sát mặt đất, ngăn nó thoát vào khí quyển. Bản thân hơi nước trong không khí cũng cần nhiều thời gian hơn để tiêu tán nhiệt lượng mà nó hấp thụ vào ban ngày. Do đó, sa mạc càng khô cằn, nhiệt độ càng giảm nhanh khi Mặt Trời lặn.

Bất chấp sự thay đổi nhiệt độ mạnh mẽ, nhiều sinh vật vẫn có thể thích nghi với điều kiện khắc nghiệt của sa mạc. Ở động vật, bò sát là nhóm phong phú nhất vì chúng là động vật máu lạnh, không cần sử dụng năng lượng để duy trì thân nhiệt. Hay nói cách khác, chúng có thể tiết kiệm năng lượng đó cho các nhiệm vụ quan trọng khác như kiếm ăn và nước uống. Kích thước nhỏ bé cũng giúp chúng tìm thấy những ngóc ngách để tránh nắng vào ban ngày và giữ ấm vào ban đêm.

Một số loài máu nóng như lạc đà cũng có cách của riêng chúng để duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định ngay cả trong điều kiện nóng hoặc lạnh. Cụ thể, loài động vật guốc chẵn lớn này có nhiều lớp cách nhiệt ở dạng lông và mỡ dày, giúp chúng không bị hấp thụ quá nhiều nhiệt vào ban ngày cũng như mất quá nhiều nhiệt vào ban đêm.

Ở thực vật, các loài biểu tượng như xương rồng đã phát triển một loạt biện pháp phòng thủ, ví dụ như gai và nhựa độc, để bảo vệ nguồn nước quý giá của chúng khỏi những kẻ săn mồi. Tuy nhiên, so với động vật, thực vật dễ bị tổn thương hơn bởi sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm. Nếu ban đêm quá lạnh, nước trong cơ thể của chúng có thể đóng băng, gây ra những tổn thương không thể phục hồi. Do đó, hầu hết thực vật sa mạc chỉ phát triển ở những nơi nhiệt độ không khí không giảm xuống dưới mức đóng băng quá vài giờ.