Salute e malattia
Se ti sei mai svegliato presto, sei salito in auto e hai passato la giornata a sciare in montagna, probabilmente ti sei trovato ansimante tutto il tempo. Parte era l'emozione di scendere le piste, ma avresti faticato a riprendere fiato anche salendo i gradini per un cioccolata calda al rifugio. La solita spiegazione? "L'aria è più rarefatta lassù". È vero, per quanto va, ma ecco più dettagli.
Tutto sulla Terra è tirato verso il basso dalla forza di gravità terrestre. Tutto viene tirato con esattamente la stessa accelerazione, indipendentemente dalla dimensione. Palla da bowling, palla da tennis, ping pong: stessa accelerazione. Oggetti più piccoli: mirtillo, ritagli unghie, ciglia — tutti tirati verso il basso dalla gravità e cadono a terra. Pensiamo ancora più piccolo. Ogni molecola d'aria è tirata verso la superficie terrestre. La differenza: la maggior parte delle molecole d'aria non cade in superficie. Un'altra forza si oppone alla loro caduta.
L'unica ragione per cui le molecole d'aria non cadono a terra è che un'altra forza spinge contro la gravità. Quella forza è la pressione dell'aria. Immagina una colonna d'aria come una molla. Se la metti di lato, ha una certa lunghezza. Se la metti in verticale, sarà più corta, perché la gravità la tira giù. Non si appiattisce in un pancake, perché la molla spinge contro la gravità. È ciò che impedisce all'aria attorno alla Terra di appiattirsi in uno strato minuscolo a terra: la pressione spinge contro la gravità.
La pressione necessaria per spingere contro la gravità in un punto dipende da quanto la gravità spinge sull'aria. Dipende da quanta aria è sopra quel punto. Al livello del mare, l'intera altezza dell'atmosfera terrestre è tirata giù, quindi la pressione è circa 15 psi (libbre per pollice quadrato). A 1.500 m (5.000 ft) sopra il mare, c'è meno aria sopra e la pressione atmosferica è circa 12 psi. Quindi, quando dicono che l'aria è "più rarefatta" ad alte quote, intendono: la pressione è più bassa, le molecole d'aria sono più distanziate, e un polmone d'aria contiene meno molecole in alta quota.
L'ossigeno interessa particolarmente perché sostiene la vita umana. L'ossigeno costituisce circa il 21% dell'atmosfera. Quella percentuale rimane la stessa per tutte le quote entro poche miglia dalla superficie — non è finché dozzine di miglia più in alto che la chimica dell'atmosfera cambia significativamente. Quindi in alta quota, l'ossigeno è ancora il 21% del volume d'aria totale, è solo che il numero totale di molecole in quel volume è diminuito. Sebbene ci siano considerazioni aggiuntive perché i meccanismi del corpo per metabolizzare l'ossigeno sono complessi, la regola generale è che l'ossigeno disponibile scende con la pressione. Quindi a 1.500 m di altitudine, la pressione è l'80% di quella al livello del mare, e l'ossigeno disponibile è l'80% di quello al livello del mare.
Mal di montagna