Les régions polaires sont une destination privilégiée des scientifiques français tout au long du XXème siècle. Ainsi Jean-Baptiste Charcot mène deux expéditions en Antarctique en 1903-1904 et en 1908-1910. Ces missions ont pour but l'exploration géographique de ces terres encore peu connues, mais aussi d'effectuer des relevés météorologiques et océanographiques et de mener des expériences et des recherches en géologie, glaciologie, biologie, magnétisme, sismologie. Charcot entreprend aussi plusieurs expéditions au Groenland entre les deux guerres avec le Pourquoi Pas?

L'Observatoire Midi-Pyrénées possède des photographies de la deuxième expédition en Antarctique de Charcot, réalisées par Albert Senouque, et obtenues par l'intermédiaire de son ami Fernand Baldet, visiteur du Pic du Midi.

Alexandre Dauvillier participe à l'une des expéditions polaires de Charcot, celle qui hiverne au Scoresby Sund (Groenland) en 1932-1933, seconde année polaire internationale. Pendant quatorze mois, il effectue des travaux sur les aurores boréales, l'électricité atmosphérique, l'ozone, les rayons cosmiques, l'ultraviolet solaire. A l'issue de cette mission, il publie 20 articles scientifiques, loués par l'académicien Charles Maurain en ces termes : "Les conceptions originales, hardies et puissantes de Dauvillier apportent à l'étude de ces phénomènes un élément de haute valeur."

Auparavant, durant l'hiver 1930-1931, il séjourne plusieurs mois à Sodankylä en Laponie finlandaise pour y étudier les aurores boréales. C'est dans cette station que le savant finlandais Selim Lemström fit une expérience d'électricité atmosphérique reprise en 1883 à l'Observatoire du Pic du Midi.

Pendant l'hiver 1934-1935, Dauvillier organise une mission scientifique à Abisko en Laponie suédoise, à laquelle participent Etienne Vassy et deux astronomes parisiens. Il y étudie l'ozone atmosphérique et les aurores. Il recherche également d'éventuelles variations magnétiques rapides pendant les aurores, à l'aide d'un appareil mis au point avec Vassy.

En 1940 Dauvillier quitte l'Observatoire de Meudon pour celui du Pic du Midi. Il installe ses instruments dans un laboratoire de cette station, où l'altitude, 2887 mètres, et les conditions climatiques voisines de celles des régions polaires, conviennent pour ses expériences.