O ar parece mais rarefeito em grandes altitudes porque a pressão do ar é mais baixa, o que permite que as moléculas de ar individuais ocupem um volume maior do que as moléculas de ar em baixas altitudes. Essa pressão decrescente com o aumento da altitude ocorre porque há cada vez menos moléculas de ar exercendo pressão na próxima altitude mais baixa.
Na superfície da Terra, a pressão do ar é mais alta porque suporta o peso combinado das moléculas de ar na atmosfera. Quando um ser humano viaja desprotegido por altitudes cada vez mais altas, a quantidade de ar respirável necessária para manter o funcionamento normal torna-se difícil para os pulmões capturarem à medida que as moléculas de ar se tornam cada vez mais dispersas. Uma vez que a pressão do ar fora do corpo torna-se mais baixa do que o necessário para que os pulmões processem o ar que entra, especialmente se o ar contiver uma concentração insuficiente de oxigênio, uma pessoa pode sufocar.
Uma condição insidiosa chamada hipóxia, que ocorre quando o ar contém uma concentração inadequada de oxigênio, pode começar a se manifestar no corpo humano em altitudes superiores a 10.000 pés acima do nível do mar. A falta de concentração suficiente de oxigênio acima desta altitude começa a prejudicar o funcionamento normal. Esta deficiência pode começar com tonturas, náuseas e o aparecimento de uma coloração azulada nas unhas e nos lábios, que se não tratada pode levar à perda de consciência e morte.
