vignette|L'altitude est une mesure verticale entre un plan référent horizontal et un point-objet. L'altitude (du ) est historiquement une notion géographique qui désigne la hauteur géométrique verticale entre un point et un référent altimétrique, le plus souvent le niveau de la mer.
En géodésie, elle exprime également l'éloignement d'un point par rapport au géoïde. Il existe plusieurs manières de calculer l'altitude : altitude orthométrique, , altitude géopotentielle et .
En aéronautique, l'altitude est la distance entre un point et le niveau de la mer, basée sur une pression atmosphérique donnée (QNH). Pour désigner un point entre un point et le sol, on parlera alors de hauteur. Elle est mesurée en pieds, sauf dans les pays de l'ex-Union soviétique et en Chine, où elle est exprimée en mètres.
Les différents lieux sont associés à une altitude à l'aide d'une surface de niveau, calculée par divers moyens indirects (géodésie, triangulation). L'altitude est également une donnée utile pour le calcul numérique dans divers domaines : météorologie, physique, biologie.
vignette|upright=1.5|Les principales distances verticales (hauteur, altitude et élévation) par rapport au niveau 0, c'est-à-dire le niveau moyen de la mer. vignette|upright=1.5|Histogramme (rétro-cumulé) d'élévation de la Terre, dit encore courbe hypsométrique terrestre.
Définitions, concepts associés et synonymes Le vocable d'altitude est polysémique et, du fait de son histoire, associé à un vaste ensemble de notions. Le mot désigne à l'origine la distance par l'élévation et la hauteur, la grandeur dans ses diverses acceptions et la profondeur maritime« », dans entre deux éléments de surface (points, ligne, plan) dans l'espace euclidien..
Définition première et évolution du sens
Sens d'origine
Évolutions
L'évolution des mathématiques s'est traduit dans l'approche du calcul de l'altitude, passant parfois d'un espace euclidien (2D) à un espace cartésien (3D), et en bénéficiant de nouvelles propriétés de l’espace euclidien.
Histoire
L'altitude des reliefs et montagnes et celle des sommets les plus élevés a longtemps été mesurée de manière fantaisiste. Des sommets tels que le pic de Ténériffe, le mont Viso, le Saint-Gothard et le Chimborazo ont successivement paru comme les plus élevés de la planète. Au , l'invention du baromètre va permettre d'estimer progressivement l'altitude de manière plus réaliste. En effet, la pression atmosphérique mesurée par le baromètre change avec l'altitude.
En Europe, deux Genevois, les frères Fatio de Duilier sont en 1685 les premiers à estimer de manière relativement correcte l'altitude du mont Blanc à . La différence par rapport à l'altitude exacte () est due à l'exagération de l'estimation de l'altitude du Léman et à la sous-estimation de celle du sommet du mont Blanc. Grâce à l'utilisation du baromètre, l'altitude du Mont-Blanc est ensuite précisée par les travaux de Loys de Cheseaux, des frères Jean-André et Guillaume-Antoine Deluc et d'Horace-Benedict de Saussure. En 1770, les frères Deluc gravissent en particulier le mont Buet avec un baromètre pour en mesurer l'altitude. C'est aussi la raison pour laquelle Horace-Benedict de Saussure offre une récompense pour l'ascension du mont Blanc. Le , deux Chamoniards, Jacques Balmat et le docteur Michel Paccard, en passant par les Grands Mulets, parviennent au sommet du mont Blanc. Le , accompagné de son valet de chambre et de dix-huit guides dont Balmat, Saussure se fait conduire à son tour au sommet, où il fait monter une tente avant de procéder au calcul de l'altitude avec son baromètre : il trouve comme altitude , soit , au lieu des . En 1824, le savant Van Welden ne pouvait toutefois citer que quarante altitudes de sommets dans le Alpes. Grâce à la triangulation des Indes entreprise par les autorités britanniques à partir de 1802, l'altitude du Dhaulagiri () en fait en 1808 le sommet connu le plus élevé au monde. En 1848, le Kangchenjunga supplante le Dhaulagiri. En 1856, Andrew Scott Waugh, arpenteur général britannique des Indes orientales et successeur de George Everest, établit l'altitude du pic () du Népal qui devient officiellement le sommet le plus élevé au monde. En 1865, il prend officiellement le nom d'Everest.
Effets Certains champs physiques varient en fonction de l'altitude : diminution de la pression atmosphérique, variation de la température et du couple thermohygrométrique, des rayonnements solaires notamment. Des réactions particulières des organismes face à ces nouvelles conditions sont visibles, particulièrement chez les végétaux, mais aussi chez les animaux, champignons et lichens.
Plutôt que d'effets de l'altitude, il conviendrait de parler de variations liées à l'élévation, car l'altitude est une donnée brute qui n'a aucune conséquence par elle-même. Il faut distinguer deux types d'effets : les changements brutaux et ponctuels dus à l'élévation rapide ; les adaptations de moyen et long termes des organismes en altitude.
Les premiers effets sont spectaculaires et bien connus des alpinistes ; les seconds sont plus discrets et affectent aussi bien les hommes que l'écosystème. En particulier, les sols d'altitude sont souvent plus pauvres, plus acides, moins épais (diminution de la réserve utile des sols et du taux de saturation, qui peut exacerber le phénomène de dépérissement forestier)..
Variations de champs physiques Température La variation de la température selon l'altitude dépend de l'endroit où l'on se situe dans l'atmosphère : troposphère, stratosphère, mésosphère ou encore la thermosphère.
Pression atmosphérique Elle diminue avec l'altitude de manière exponentielle selon la formule du nivellement barométrique. Au niveau de la mer elle vaut (soit , ou ) alors qu'à elle ne vaut plus que (), à () et à ().
Intensité de la pesanteur Celle-ci varie en fonction de la planète sur laquelle on se trouve et de l'altitude. Elle est inversement proportionnelle au carré de la distance par rapport au centre. Sur Terre sa valeur est au niveau de la mer, à et à .
Il s'agit là de l'attraction réelle de la pesanteur : pour un corps immobile dans le repère terrestre (donc non sujet à l'accélération de Coriolis), la pesanteur apparente est égale à la précédente diminuée de l'accélération centrifuge ωr où ω est la vitesse de rotation de la Terre (soit par jour) et r la distance à l'axe des pôles. Cette accélération centrifuge est nulle aux pôles et vaut approximativement à l'équateur ; la pesanteur apparente n'y est donc plus que d'environ 9,780.
Adaptations physiologiques et réponses physiopathologiques du corps humain La première description des effets de l'altitude est donnée par Platon, à l'occasion d'une ascension du mont Ossa D. R. Davies, R. T. S. Martinson, H. P. Masson, L. Richard et W. Hildebrandt, J R Army Med Corps, , 2015, ..
Dans l'étude des effets physiologiques de l'altitude, trois zones sont prises en compte : haute altitude : de ; très haute altitude : de ; altitude extrêmement élevée : au-delà de .
Réponse à court terme (quelques jours) Chez l’homme, les effets de l’altitude sont principalement dus à la diminution de la pression partielle en dioxygène dans l’air inspiré, et à la baisse de température. Une exposition brutale à une altitude de peut entraîner la mort en .
Au repos, on observe à court terme une hyperventilation (augmentation de la ventilation), en réponse à l'activation des récepteurs chimiques de la veine jugulaire.
La diurèse (élimination d'une partie du volume plasmatique) tend à augmenter la proportion de globules rouges dans le sang. Une exposition brusque à une altitude de entraîne une réduction de 15 % de ce fluide, réduction qui persiste durant quatre semaines. L'acidose respiratoire résultante du liquide cérébrospinal bloque l'effet de l'hyperventilation. Le volume total de l'eau dans l'organisme diminue de 10 %, à cause de la diminution de la consommation de liquides et au maintien du volume de l'élimination urinaire. On note également des modifications des concentrations des ions sodium et magnésium.
Une exposition à la haute altitude peut provoquer une tachycardie (augmentation de la fréquence cardiaque).
Réponses à long terme (plusieurs semaines) À plus long terme (à partir de trois semaines environ), on observe une augmentation importante du nombre de globules rouges (hématocrite) permettant un transport de l’oxygène accru dans le sang. Ceci est la conséquence d'un pic d'EPO dans les premiers jours d'exposition à l'hypoxie d'altitude. On note également l'augmentation de la concentration des ions carbonate dans le sang. La consommation maximale d'oxygène (également nommée VO2 max) baisse en fonction de l’altitude. Ainsi, au niveau de la mer, l’homme est à 100 % de ses possibilités, alors qu’.
L'effet « augmentation de la quantité de globules rouges » est particulièrement recherché par certains sportifs, c'est la raison majeure de l'organisation de stage en altitude, parfois à plus de . Toutefois, cette polyglobulie peut entraîner dans certains cas un excès de globules rouges et la formation de caillots sanguins peut alors obstruer les veines et causer une thrombose veineuse profonde (phlébite) qui peut entraîner la mort. La concentration en globules rouges (hématocrite) du sang de certaines populations vivant à haute altitude (Andes) est naturellement plus élevée.
Jusqu'à quelle altitude l'Homme peut-il vivre ? La vie en altitude est rendue difficile par le froid, le manque d'eau et de nourriture, voire d'oxygène, un taux d'ultraviolets plus élevé, des effets sur le métabolisme humain et un environnement parfois plus dangereux...
Les habitants de Potosí en Bolivie andine vivent à environ . Leur organisme s'est adapté à ces conditions : leur sang est plus riche en globules rouges qui acheminent l'oxygène jusqu'aux organes. Par contre, pour les visiteurs l'altitude pose des problèmes. La pression de l'air et de l'oxygène diminuées, leur capacité physique se réduit de 30 à 40 % en dépit de l'accélération cardio-respiratoire. Il faut environ deux semaines d'adaptation. Entre-temps, le visiteur peut souffrir du mal aigu des montagnes : maux de tête, nausées, œdèmes
Les environnements de haute altitude (> ) ont longtemps été considérés comme des zones de vie impropres à l'Homme préhistorique, en raison des contraintes climatiques et écologiques pesant sur ces environnements.. Pourtant les fouilles archéologiques ont montré qu'il existe quelques exceptions X. L. Zhang , Science, , , 2018.. : des fouilles faites sur les hauts-plateaux éthiopiens ont mis en évidence une présence épisodiques de certains de nos ancêtres, notamment à Gadeb () il y a respectivement 1,5 à d'années et à Melka Kunture () il y a environ d'années (en plein âge de la pierre). Ces humains venaient probablement de la vallée du Grand Rift.
Les archéologues trouvent des traces similaires au Tibet et dans les Andes, notamment au Pléistocène (il y a plus de lors de la dernière glaciation) G. Ossendorf, A. R. Groos, T. Bromm, M. G. Tekelemariam, B. Glaser, J. Lesur, … et S. Demissew, « Middle Stone Age foragers resided in high elevations of the glaciated Bale Mountains, Ethiopia », Science, , , 2019, , résumé., par exemple dans l'abri sous roche de Fincha Habera, à d'altitude, dans les monts de Bale, en Éthiopie il y a , où l'on consommait notamment le rat géant Tachyoryctes macrocephalus.
Au Tibet, deux sites très élevés intriguent les archéologues et préhistoriens : Nywa Devu à d'altitude et la grotte Baishiya Karst à d'altitude qui semblent avoir été au moins provisoirement occupés il y a X. L. Zhang, B. B. Ha, S. J. Wang, Z. J. Chen, J. Y. Ge, H. Long, … et X. Y. Zhou, « The earliest human occupation of the high-altitude Tibetan Plateau 40 thousand to 30 thousand years ago », Science, , , 2018, , résumé..