はじめに

　音波を用いることで、広い海の中の様子を迅速かつ広範囲に捉えることができます。音波とは振動する物体が空気や水といった媒質の密度を変化させ、その密度の変化が隣接する媒質中を伝わっていくことによって生じる波動（粗密波）です。私たちの耳で聞くことのできる音（可聴音：20Hz~20kHz）よりも高い（周波数の大きい）ものを特に超音波といいます。

　音波には物質の境界面にあたると跳ね返る性質があり、跳ね返ってきた音波をエコー（echo: 反射波）といいます。音波信号を発信してからエコーが返ってくるまでの時間から対象物までの距離を割り出すことができ、そのようにして離れた場所にある物標を探知する装置がソナー（Sonar: Sound Navigation and Ranging）です。

　測深（水深を測ること）には、古くは水面から海底までロープや鋼線を伸ばす方法（錘測法）がとられていました。ソナー技術を応用して開発された「音響測深機」の登場によって測深の精度および効率が格段に向上し、数千メートルもの大水深であってもわずか数秒のうちに測深できるようになりました。図1に音響測深機の概念図を示します。船底などの水面近くに設置した送受波器から発信された音波は水中を伝搬していき、やがて海底面で反射します。反射して戻ってきたエコーを受信し、発信から受信までに要した時間（伝搬時間）に音速を掛け合わせれば送受波器と海底の往復の距離（伝搬距離）が算出され、その半分が水深となります。検知対象を海底から魚類などの水産生物まで拡張した魚群探知機は、効率的に漁獲をあげるのに不可欠な機器として漁業者に広く利用されています。

図1 音響測深の概念図

　海水中の音速は、水温・塩分・深度（圧力）によって変わりますが、おおよそ1,500m/秒です。伝搬時間が2秒の場合、水深は

                               水深     =　 2.0秒×1,500 m/秒÷2

                                          = 　1,500 m

　と算出されます。

　エコーにはそれを反射した物体に関する情報が含まれているため、エコーを捉えて解析することによって遠く離れた場所の様子を知ることができます。この水中音響技術を応用して、魚群探知機の中でも魚種やサイズ・個体数まで推定する「計量魚群探知機」や、海底地形図を描く「マルチナロービーム測深機」、海流の向きや速度を計測する「ADCP」といった計測機が開発されています。ここでは、海洋観測に関わるこれら代表的な音響計測技術について紹介します。