Composition de
l'air
L'air sec au voisinage du sol est un mélange gazeux incolore et
homogène. Il est approximativement composé en fraction molaire ou en
volume de :
- 78,08 % de
diazote ;
- 20,95 % de
dioxygène ;
- moins de 1 % d'autres gaz dont :
- les
gaz rares principalement de l'argon
0,93 %, du
néon 0,0018 % (18 ppm),
du
krypton 0,00012 % (1,1 ppm),
du
xénon 0,00009 % (0,9 ppm) ;
- le
dioxyde de carbone 0,038 % (380 ppm).
Il contient aussi des traces d'un certain nombre d'autres gaz que
nous négligerons dans cette étude !
L'air typique de l'environnement terrestre est souvent humide car il
contient de la vapeur d'eau, de fines substances en suspension sous
forme d'aérosol,
des poussières et des micro-organismes.
Au voisinage du sol, l'air contient une quantité très variable de
vapeur d'eau, qui dépend des conditions climatiques, et en particulier
de la température. En effet le phénomène de
saturation de vapeur varie fortement
avec la température :
Température de l'air |
à -10 °C |
à 0 °C |
à 10 °C |
à 20 °C |
à 30 °C |
à 40 °C |
% de vapeur d'eau |
de 0 à 0,2 % |
de 0 à 0,6 % |
de 0 à 1,2 % |
de 0 à 2,4 % |
de 0 à 4,2 % |
de 0 à 7,6 % |
Ainsi à 4 km d'altitude (T=
-11 °C),
il y a toujours moins de 0,2 % de vapeur. Le pourcentage de vapeur d'eau
présent dans l'air est mesuré par le taux d'hygrométrie.
Cet indicateur est un élément important pour les prévisions
météorologiques.
Jusqu'à environ 80 km
d'altitude, la composition de l'air est assez homogène, la seule
variation remarquable est celle du taux de la vapeur d'eau.
La VO2max :
correspond à la
consommation maximale en oxygène utilisée par les muscles au cours d'un
effort (exprimée en ml/min/kg) .
graphe
4
voir
ICI la
VO2Max selon le sport...
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Effet de l'altitude sur l'air
ambiant
L'altitude se traduit par une baisse de la pression atmosphérique
(en millibars ou en millimètre de mercure); plus on monte, plus la
pression baisse; par exemple à 0 m d'altitude elle est de 760 mmHg,
alors qu'à 4808 m elle est de 416.3 mmHg et à 8846 m de 236.3 mmHg (graphe
1). La pression à une certaine altitude diffère selon le
climat et la saison : la pression est plus haute en été qu'en hiver dû
aux températures et aux cumulus. L'altitude se traduit aussi par la
baisse de la pression d'O2 dans l'air ambiant : il y a
toujours 21% d'O2 mais la quantité d'O2
(disponible pour la respiration) baisse°°, car
la pression atmosphérique baisse (graphe
2); en altitude la température baisse aussi, jusqu'à plus de
40°C en dessous de zéro à plus de 8000 m d'altitude (graphe
3).
graphe
1
graphe
2
graphe
3
illustration
de l'action de la pression sur l'air ambiant :
graphe5/1
graphe5/2
A gauche les billes rouges représentent 20% des billes
du volume, à droite
aussi ! Mais à gauche la concentration des billes est plus forte
qu' à droite donc le nombre de billes rouges est plus important...
Remplacez billes rouges par molécules de dioxygène et concentration par
pression atmosphérique, vous comprendrez pourquoi on manque d'oxygène en
altitude, bien que le pourcentage soit toujours le même (21 % de
dioxygène dans l'air ambiant)
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Les effets de l'altitude
sur l'homme
Chez l'homme, l'altitude agit surtout sur l'organisme par la
diminution de la pression partielle de l'oxygène dans l'air inspiré, par
la diminution de l'air total, par l'abaissement de la température, par
l'action du rayonnement solaire. Il s'en suit une hyperventilation,
c'est à dire une augmentation de la respiration, une tachycardie,
augmentation de fréquence cardiaque, et une augmentation du nombre de
globules rouges dans le sang (polyglobulie) pour réagir à l'hypoxie.
Une personne située au niveau de la mer utilise 100% de son VO2
max, alors qu'une autre ne peut utiliser que 70% de son VO2 max au
sommet du Mont Blanc (4808 m) et que 20% au sommet de l'Everest (8846
m). La vie devient donc impossible à partir d'une certaine altitude. On
sait qu'un homme qui arrive à un sommet de plus de 7000 m ne s'attarde
pas trop, il prend juste le temps de se restaurer; bien plus, au delà de
8000 m, il n'y reste pas plus d'une minute tant la difficulté à respirer
est grande : s'il s'y attarde, il risque de mourir, c'est pour cela
qu'il se hâte de descendre une fois au sommet (ce qui provoque souvent
des chutes).
Comme on peut le voir l'altitude à des actions négatives, mais
elle peut toutefois avoir des actions bénéfiques sur l'homme. En effet
il n'est pas rare que des sportifs de haut niveau passe un séjour d'une
semaine ou plus à plus de 3000 m soit pour s'acclimater à cette altitude
, soit pour accroître leur taux de globules rouges (une durée minimale
de 3 jours est nécessaire pour permettre au corps de fabriquer les G.R).
Les globules rouges transportent l'oxygène et plus on en a, plus le
corps est oxygéné, on a donc une meilleure condition physique au niveau
de l'endurance.
Certaines personnes ont leur organisme naturellement adapté à la
haute altitude : c'est surtout le cas des personnes qui vivent depuis
des générations en haute altitude. Ainsi les Lapas qui vivent à plus de
3600 m d'altitude ne souffrent de rien sauf s'ils descendent puis
remontent (ils sont alors malades). Même, les Sherpas qui vivent à la
même altitude n'ont pas ce problème : ils ne sont pas malades s'ils
descendent puis remontent. Cette différence entre Sherpas et Lapas est
due à une différence dans le nombre de globules rouges dans le sang.
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Le "mal aigu des montagnes" touche presque toutes les
personnes allant en haute altitude. En dessous de 3000 m, il est très rare
qu'une personne souffre de ce mal; en effet il n'apparaît le plus souvent
qu'à partir de 3500 m. Le "mal aigu des montagnes" est dû à une mauvaise
acclimatation à l'altitude à cause du manque d'oxygène. Plusieurs personnes
ne se rendent pas compte qu'elles en souffrent lorsqu'elles sont en haute
altitude.
Quelles sont les conséquences du "mal aigu
des montagnes"?
Le "mal aigu des montagnes" peut avoir des conséquences mineures, qui
ne sont toutefois pas à négliger, et très graves, qui peuvent entraîner la
mort du sujet atteint.
Les signes bénins de ce mal sont :
.des maux de têtes, chez 59% des gens
.une respiration courte, chez 59% des gens
.des insomnies, chez 45% des gens
.de la fatigue, chez 40% des gens
.des nausées, chez 12% des gens
Certaines personnes ne savent pas qu'elles souffrent du "mal aigu des
montagnes" : lorsqu'elles ont ces symptômes, elles pensent que c'est dû à
une mauvaise alimentation, au soleil ou à l'inconfort du refuge.
Les conséquences de ce mal peuvent être très graves. Les signes sont
une diminution du volume des urines, l'apparition d'oedèmes (gonflement) qui
sont souvent localisés aux yeux, à la face, aux mains, aux chevilles.
Mais ces oedèmes peuvent être très graves et parfois même mortels.
Ainsi l'OPHA, l'oedème pulmonaire de haute altitude (de 3000 à 4500 m),
provoque l'étouffement, la cyanose des lèvres et des oreilles, et des
crachats rouges (de sang); et l'OCHA, l'oedème cérébral de haute altitude
(de 3500 à 5500 m), se traduit par une grande lassitude, des vomissements,
des maux de tête épouvantables qui ne peuvent être soulagés avec de
l'aspirine, des vertiges jusqu'au coma. Une fois ces signes ressentis, la
personne atteinte a une chance sur deux de mourir.
Un score, appelé score clinique, peut être établi en fonction des
différents signes observés.
signes observés |
score |
.céphalées
.nausées ou anorexie
.insomnies
.vertiges
|
1 point |
.céphalées ne cédant pas
à l'aspirine
.vomissements
|
2 points |
.dyspnée de repos
.fatigue anormale ou importante
.baisse de la diurèse
|
3 points |
Score |
définition du "mal aigu des
montagnes"
|
1 à 3 |
léger |
4 à 6 |
modéré |
>6 |
sévère |
Score clinique en fonction des symptômes
|