Le prime notizie in merito ad una possibile influenza dell'altitudine nei confronti dell'efficienza fisica dell'uomo sono addirittura contenute nel Milione di Marco Polo. Il riferimento è specifico alle grandi altezze dell'altopiano del Pamir (oltre i 5000 m), ove Marco Polo soggiornò a lungo per rimettersi in forze dopo i disagi dell'attraversamento di Persia e Georgia caucasica.È quindi antichissimo l'interesse per il rapporto uomo-quota, specie quando questo binomio viene valutato in funzione di attività fisica, lavoro o pratica sportiva che sia.
La finalità di questo articolo è di valutare una quota più «nostrana», quella dell'habitat alpino europeo, tralasciando ciò che riguarda le altezze himalayane od andine, giacché alle nostre quote gli eventuali dati fisiologici coinvolgono o possono coinvolgere grandi masse di soggetti (sciatori, escursionisti, ecc) con risvolti pratici più immediati e confacenti alla nostra visione di medica e sportiva.
Ad elevate altezze, la pressione atmosferica diminuisce, cosicchè le pressioni parziali dei gas dell'aria dim­nuiscono di conseguenza. A Denver, in Colorado (la "Mile High City"), la pressione atmosferica dell'aria è 630 mmHg, mentre in cima al Monte Everest è 250 mmHg. Le pressioni parziali di ossigeno e anidride carbonica di questi due luoghi sono:

Denver:PO2 = (0,21) x (630 mmHg) = 132,3 mmHg
Pco2= (0,0003) x (630 mmHg) = 0,2 mmHg
Monte Everest Po2= (0,21) x (250 mmHg) = 52,5 mmHg
Pco2= (0,0003) x (250 mmHg) = 0,1 mmHg

La pressione atmosferica a livello del mare è uguale a circa 760 mm Hg e decresce con l’altura, fino a ridursi di circa la metà all’altitudine di 5500 m s.l.m. (379 mm Hg), per arrivare a 259 mm Hg sul monte Everest (8848 metri dal livello del mare).
La pressione atmosferica è data dalla somma delle singole pressioni parziali dei gas che la compongono.
La pressione parziale di un gas corrisponde alla pressione che eserciterebbe quel gas se occupasse da solo l'intero volume. La conseguenza diretta è che con la quota diminuiscono le pressioni parziali dei singoli gas che compongono l'atmosfera; tuttavia è la riduzione della pressione parziale di O2 a rendere più problematica la sopravvivenza stessa degli organismi alle grandi altitudini.
La conoscenza delle caratteristiche della montagna, dei processi di adattamento alla quota, della preparazione tecnica idonea, delle nozioni basilari di meteorologia e di orientamento, costituiscono la base fondamentale per chi voglia frequentare la montagna in sicurezza.
L'aria che respiriamo è costituita da una miscela di gas presenti in percentuali costanti (azoto 78%, ossigeno 21%, anidride carbonica 0,04% e gas inerti come argon, elio, ozono etc.) che non si modificano per effetto della quota. L'irradiazione solare aumenta invece con l'aumentare della quota, a causa della diminuzione del pulviscolo atmosferico nell'aria, del vapore acqueo e del riverbero delle nevi. Ne consegue la necessità di adottare precauzioni (abbigliamento adeguato, copricapo, occhiali da sole, creme protettive) che proteggano il corpo da un'esposizione eccessiva all'azione dei raggi solari. Le radiazioni solari più intense in alta quota possono essere causa di elevata sudorazione e vasodilatazione, con conseguente disidratazione da perdita di acqua e sali minerali.
L'aria in altitudine è più fredda e più secca, lo sforzo, se breve, è più piacevole, ma aumenta la perdita di acqua (circa 8 litri al giorno a 5000 metri) con grave stato di disidratazione se i liquidi non vengono reintegrati. Il freddo produce vasocostrizione (per ridurre le perdite di calore), brividi e tremori (per produrre calore, con relativo aumento del metabolismo e consumo di energia). Infine, l'isolamento, una situazione di rischio oggettivo e di paura che può insorgere, la mancanza di un rapido soccorso, la variazione imprevista del clima, sono condizioni che possono peggiorare situazioni già rese difficili dalle condizioni ambientali.
In generale, si può quindi affermare che il clima montano è caratterizzato da una riduzione della pressione barometrica e della temperatura, dall’insolazione ed infine dalla qualità dell’aria e del tempo. È stato dimostrato che il clima di quota stabilizza nel nostro corpo il sistema neurovegetativo e provoca un incremento di specifici ormoni. La qualità dell’aria in alta montagna è senz’altro migliore di quella nelle pianure dove è presente un’elevata concentrazione di gas e particelle inquinanti.
In quota, durante i periodi soleggiati, le radiazioni UV incrementano il tasso di ozono.

Le caratteristiche peculiari del clima montano possono essere così riassunte:
riduzione della Pressione Barometrica
riduzione della pressione parziale dell'ossigeno PIO2
riduzione della Densità dell’aria
riduzione dell' Umidità
riduzione della quantità di Aeroallergeni
riduzione degli Aeroinquinanti
aumento della Ventosità
aumento delle Radiazioni solari
All’aumentare dell'altitudine, vi è anche una minor quantità di ossigeno che ad ogni respirazione raggiunge i nostri polmoni (a causa della riduzione della pressione atmosferica); il sistema circolatorio porta meno ossigeno ai tessuti muscolari, con progressivo calo di efficienza dell’organismo.
E’ stato calcolato che le nostre capacità diminuiscono del 30% sul Monte Bianco, e dell’80% sull’Everest.
Se la reazione alla rarefazione dell’aria è sostanzialmente congenita, grazie ad un fisico allenato, a dei buoni materiali e all’esperienza maturata, si può raggiungere una buona “acclimatazione” riducendo al minimo gli inconvenienti provocati dall’altitudine.
Molte delle persone che salgono con rapidità nelle montagne europee sopra i 2.500 m presenta fastidiosi disturbi, di solito transitori, che scompaiono dopo due o tre giorni di acclimatazione. La mancata acclimatazione può dare luogo già ad altezze di 2000 m ad una serie di sintomi che vengono definiti come « male di montagna acuto ». Essi consistono in nausea, vomito, cefalea, astenia muscolare, vertigini ed insonnia. Questi disturbi sono soggettivi, variano con la rapidità con cui una certa quota viene raggiunta e tendono a ridursi sino a scomparire mano a mano che si protrae il soggiorno in altura.
A quote superiori ai 3000 m vi possono essere disturbi da ipossia acuta che consistono, oltre a quelli già elencati, in difficoltà di concentrazione e senso di smarrimento oppure di euforia, condizioni che possono portare il soggetto a compiere gesti azzardati e pericolosi. In questi casi il trattamento immediato consiste nel riportare il soggetto a quote inferiori. In casi molto rari, dopo 2-3 giorni di soggiorno oltre i 3500 m la sintomatologia tipica del male di montagna acuto può complicarsi sino a sfociare nell'edema polmonare o nell'edema cerebrale. In entrambi i casi è opportuno riportare tempestivamente il soggetto a quote inferiori ai 2500 m, sottoponendolo ad ossigenoterapia associata a terapia diuretica.

FISIOLOGIA DELL’ALTITUDINE

All’aumentare dell'altitudine, l'aria che raggiunge gli alveoli contiene meno ossigeno. Le pressioni parziali di anidride carbonica non cambiano molto in termini assoluti in quanto questo gas costituisce solamente una piccola componente dell'aria.
Siccome la Po2  alveolare diminuisce con l'altitudine, la Pco2 arteriosa diminuisce a sua volta, determinando una condizione nota come ipossiemia. Con livelli bassi di ossigeno nel sangue, una minor quantità di ossigeno è disponibile per i tessuti, determinando ipossia (diminuzione di ossigeno nei tessuti). Il grado di ipossia dipende dall'altitudine e da quanto a lungo la persona vi è rimasta.
Inizialmente l'ipossiemia dà luogo a risposte di compenso nel tentativo di ristabilire la Po2  arteriosa. Se la Po2 scende sotto i 60 mmHg, i chemocettori periferici vengono attivati e il centro respiratorio aumenta la ventilazione. Se però la ventilazione aumenta troppo rispetto alla richiesta metabolica, sia la Pco2 arteriosa che la concentrazione di ioni idrogeno nel sangue diminuiranno, determinando una diminuzione dell'attivazione dei chemocettori sia periferici che centrali e contrastando così gli effetti della bassa concentrazione di ossigeno. Si instaura quindi uno stato di alcalosi respiratoria. Con una diminuzione dell'acidità del sangue interviene uno spostamento verso sinistra della curva di dissociazione dell'emoglobina (aumento dell'affinità). Un aumento dell'affinità sta a significare che una minore quantità di ossigeno viene rilasciata nei tessuti, ma significa anche che una maggior quantità di ossigeno viene legata all'emoglobina nei polmoni.
Se la permanenza alle alte quote perdura per alcuni giorni, il corpo inizia ad acclimatarsi. I reni contribuiscono a mantenere l'equilibrio acido-base producendo bicarbonato per compensare la perdita di ioni idrogeno che accompagna la riduzione di PCo2 arteriosa. Se la permanenza dura molto tempo, intervengono altri fenomeni di acclimatazione. In risposta all'ipossia, i reni secernono l'ormone eritropoietina, che stimola la sintesi di eritrociti, determinando un aumento fino al 60% dell'ematocrito, condizione indicata con il termine policitemia. Con l'aumento del numero di eritrociti si provoca un aumento della concentrazione di emoglobina nel sangue e quindi un aumento della capacità di trasporto di ossigeno del sangue.
In seguito all'esposizione ai bassi livelli di ossigeno, i livelli di ossiemoglobina diminuiscono, causando un aumento della produzione di 2,3­DPG da parte degli eritrociti. Il 2,3­DPG diminuisce l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno, aumentando il rilascio di ossigeno ai tessuti e contrastando gli effetti dell'alcalosi.
Qualche volta, la permanenza alle alte quote non viene tollerata dall'organismo e si può sviluppare il cosiddetto mal di montagna cronico. I sintomi iniziali includono mal di testa, vertigini, stanchezza e respiro corto. Tale patologia può aggravarsi fino a causare disorientamento ed attacchi di cuore. I sintomi del mal di montagna sono causati principalmente dall'ipossia e dalla policitemia. Può intervenire anche la vasocostrizione polmonare, obbligando il lato destro del cuore ad un lavoro maggiore a causa di una maggiore resistenza.