プールで もぐって いる ともだちに、上から 大きな こえで よんだ とき、へんじが かえって こなかった ことは ありませんか。

空気の 中の 音は、水面に ぶつかると、ほとんどが はねかえされます［1］。ボールを かべに なげると もどって くるのに にて います。水の 中へ はいれる 音は、ほんの すこしです。

水の 中から 空気へ でる ときも おなじです。エネルギーの 99.9%ほどが 水の ほうへ もどると いわれます。1000の うち、でて いけるのは 1ぐらい、という かずです［2］。

ただし 音は、ボールの ように かべに ぶつかって もどる わけでは ありません。音の つたわりにくさを あらわす 数が、水は 空気の 3600ばいも あります。その ちがいが 大きい ため、水面で はねかえされると いわれます［2］。

では、水の 中に はいった 音は、どうなるのでしょう。じつは そこで、音は とても はやく すすみます。

プールの底にいる友だちに、水面の上から大声で呼びかけた経験がある人もいるかもしれません。声が届きにくいのは、空気中の音が水面でほとんどはね返されるからです［1］。

水の中から空気へ出ようとする音も同じです。水の音響インピーダンス（音の伝わりにくさを表す値）は空気の約3600倍で、水中の音のエネルギーの約99.9%が、水の中へ反射されて戻るといいます［2］。残りの0.1%は1000分の1で、100分の1ではありません。この数字は音の大きさ（デシベル）ではなく、エネルギーの割合です。

ここで見えてくるのは、水面が音にとって、ほぼ壁になっているということです。外の声は水の中に入りにくく、水の中の音も外に出にくい。この壁の内側に閉じこめられた音は、どう進むのでしょうか。

プールの外から水中の人に呼びかけても声が届きにくいのは、空気中の音が水面で大部分反射され、水中に入る分がわずかだからである［1］。

反射の強さは、境目をはさむ2つの媒質の音響インピーダンスの差で決まる。水のインピーダンスは空気の約3600倍で、水中側から水面に向かう音のエネルギーの約99.9%が、水中へ反射されるという［2］。この数字は、垂直に近い角度で当たる音のエネルギー比で、音の大きさ（dB）ではない。参考までに、垂直入射の単純な式（インピーダンスの差を和で割って2乗する）に比3600を入れて筆者が計算すると、約99.89%になり、約99.9%という値と合う。通り抜ける分は約0.1%、つまり約1000分の1で、100分の1ではない。

逆向き、つまり空気側から水中へ入る場合も、通りにくさは同じ程度とされる。出典はこの向きについて「大部分が反射される」と定性的に述べるにとどまり［1］、本記事も同じ強さで書く。水面は音にとってほぼ壁になる。では、その内側に閉じこめられた水中の音は、どんな速さで進むのか。

音は 空気の 中では、1びょうに およそ 340メートル すすみます。水の 中では、およそ 1500メートルです［3］。4ばいより ちょっと 多い はやさです。

水は 空気より おもいので、おそく なりそうに 思えます。でも 水は、おしつぶしにくい、かたい ものです。その かたさの えいきょうの ほうが、おもさの えいきょうより 大きいので、音は 水の 中の ほうが はやく なります［1］。かたい ばねの ほうが、ふるえが はやく つたわるのに にて います。ただし 水は、ほんものの ばねでは ありません。

この はやさは、水の おんどや しおの こさ、水の おしあう 力で かわります。1500は ふつうの めやすです［1］。

もし この はやさで 1000キロメートル すすめるなら、およそ 11ふんです。空気の 中なら、およそ 49ふん かかる けいさんに なります。でも、はやい だけでは、とおくへは とどきません。海の 中には、音の ための 「とおり道」が できる ことが あります。

音の速さは、空気中でおよそ343m/s、水中でおよそ1480m/sです［1］。NOAA（アメリカの海洋大気庁）の解説は、水中を約1500m/s、空気中を約340m/sとしています［3］。割り算をすると4.3〜4.4倍で、水中のほうが4倍強も速いことになります。

水は空気より重いのに、なぜ速いのでしょうか。重い（密度が高い）ことは、音をむしろ遅くする側にはたらきます。ところが水は、押し縮めにくいという意味で空気よりずっと「かたい」ので、その差が重さの遅れを上回り、結果として水中のほうが速くなります［1］。「水は粒がぎっしり詰まっているから速い」という説明は、これだけでは正確ではありません。

数字は目安です。水中の音速は温度・塩分・水圧で変わり、1480m/sは典型的な値にすぎません［1］。

この速さを使って、計算だけで比べてみます。同じ1000kmを、水中の音速1500m/sで割ると約670秒（約11分）、空気中の343m/sで割ると約2900秒（約49分）です。実際の空気中の音は、こんなに遠くまでは届きません。あくまで速さの違いを実感するための計算です。では、速さのほかに、海が音を遠くへ運ぶ仕組みはあるのでしょうか。

音速は、空気中でおよそ343m/s、水中でおよそ1480m/sである［1］。NOAAの解説は、水中を約1500m/s、空気中を約340m/sと書く［3］。2つの出典の値を割ると4.3〜4.4倍で、水中は空気中の4倍強になる。

水は空気より密度が高い。密度が高いほど、同じ力では動かしにくく、音は遅くなる方向にはたらく。それでも水中のほうが速いのは、水の「かたさ」（押し縮めにくさ）が、空気より密度の差を補って余るほど大きいからだとされる［1］。「水は粒が詰まっているから速い」という説明だけでは不正確で、密度は逆に遅くする側である。

限界もある。水中の音速は温度・塩分・水圧で変わり、1480m/sは典型値にすぎない［1］。出典には、各条件が音速をどれだけ変えるかの数字は書かれていないので、ここでは数字を挙げない。

速さの違いを実感するために、同じ1000kmを計算で比べる。水中の1500m/sなら約670秒、約11分。空気中の343m/sなら約2900秒、約49分である。実際の空気中の音はこれほど遠くまでは届かないので、あくまで速さの比較にとどまる。では、速さだけでなく、海が音を遠くまで運ぶ仕組みはあるのか。

アメリカの 海の きかん（NOAA）は、海の 中では、音が なん千マイル、つまり なん千キロも とどく ことが あると のべて います［4］。

ひみつは、海の 中に できる 音の 「とおり道」だと いわれます。音には、はやさが おそい ところへ まがって あつまる せいしつが あります。海は、ふかく なると 水が つめたく なります。でも、ある ふかさから さきは、あまり かわりません。いっぽう 水の おしあう 力は、ふかく なるほど ふえつづけます［4］。この ふたつの せいで、音が いちばん おそく なる ふかさが できて、音は そこへ あつまると いわれます。

この 「とおり道」は、赤道から あまり はなれて いない 海では、水面から 600〜1200メートルほど 下に あります［3］。場所に よって かわり、北や 南の きょくに ちかい 海では、もっと あさく なります。

とおり道に はいった 音は、あまり よわく ならずに すすむと いわれます［4］。それでは、この 音の せかいで くらす 生きものは、音を どう つかって いるのでしょう。

NOAAの解説によると、海の中の音は、条件がそろうと信号がほとんど弱まらないまま、何千マイル（数千km）も届くことがあります［4］。音の届く距離は、おもに水温と水圧で大きく変わります［4］。

その理由は、海の深さと音の進み方にあります。水温は深くなるとある深さまで下がり、そこから先はほぼ一定になります。いっぽう水圧は、深くなるほど増え続けます［4］。この組み合わせで、音の速さが最も遅くなる層ができ、音はそこへ曲げられて集まるとされます。海の中にできる、音の「通り道」です。

この通り道はSOFAR（ソファー）チャンネルと呼ばれ、低緯度から中緯度の海では、海面の下およそ600〜1200mにあります［3］。この深さは、場所によって変わります。極に近い海では、もっと浅くなります。

音は、遅い層へ曲げられるうちに、通り道の外へ逃げにくくなります。壁だった水面とは反対に、海の中の音は、ある深さに閉じこめられて遠くまで届くのです。では、この「音の世界」で暮らす生きものは、音をどう使っているのでしょうか。

NOAAは、海中の音が信号をほとんど弱めないまま、何千マイル、つまり数千kmも届くことがあると述べる［4］。音の届く距離を大きく左右するのは、おもに水温と水圧だという［4］。

理由は、深さによる変化の組み合わせにある。水温は深くなるとある深さまで下がり、その先はほぼ一定になる。一方、水圧は深くなるほど増え続ける［4］。この2つが重なると、音が最も遅く進む層ができ、音の経路はその層に向かって曲がる（屈折する）。結果として、その層を中心にした音の通り道ができる。出典には、温度や圧力が音速をどれだけ変えるかの数値がないので、ここでは影響の向きだけを書く。

この通り道がSOFARチャンネル（SOFARは Sound Fixing and Ranging の略［4］）である。低緯度から中緯度では、海面の下およそ600〜1200mにある［3］。ただしこれは目安で、極に近い海ではもっと浅く、場所によって深さが変わる。

水面が音をほぼ通さない壁だったのに対し、海の中の音は通り道に閉じこめられるため、遠くまで弱まりにくい。これが「境目では止まり、中では遠くへ」の答えになる。では、音が遠くまで届く海で、生きものはその性質をどう使っているのか。

海の 生きものは、なかまと はなす、むきを しる、えさを さがす、てきから にげる、ために 音を つかって います［5］。

ひくい 音は、海を いくつも こえるほど とおくまで とどく ことが あると いわれます［5］。大きな クジラの こえは、とても ひくい 音です。数百キロ はなれた 海の そこの マイクにも、とどく ことが あります［6］。

魚は、あたまの 中に 耳石（じせき）という 石のように かたい かたまりが あります。水の ふるえを、この 耳石で かんじとります［7］。

音は、水の 中では とても つよい つたえ手です。それでは、人の 耳は どうでしょう。人は 水の 中で、音が きこえるのでしょうか。

海の生きものは、仲間との会話、方向の見当、えさ探し、縄張りを守ること、敵から逃げることに、音を頼りにしています［5］。

低い音は、海盆をこえるほど遠くまで届くことがあります［5］。シロナガスクジラやナガスクジラなど大型のクジラの声は、低い音で、数百km離れた海底のマイクにも届くと報告されています［6］。ただ、調査の中で実際に位置の計算に使われたのは、50km以内の声でした。

魚は、耳石という炭酸カルシウムのかたまりで、水の中の振動を感じ取ります［7］。魚は、水の中の音を、体の中の石のようなかたまりで受け止めているのです。

水中の音は、生きものにとって大切な情報源です。では、人はどうでしょう。人は水の中で、音が聞こえているのでしょうか。

海の生物は、仲間との通信、方向の把握、えさと配偶相手の探索、縄張りの防衛、捕食者の回避に音を使う［5］。周波数の低い音は海盆を越えるほど遠くまで届くことがある［5］。

大型クジラ（シロナガスクジラ、ナガスクジラなど）の声は低い音で、数百km離れた海底の観測機器にも届くと報告されている［6］。ただし、報告された解析で実際に位置推定に使われたのは50km以内の声である。1600kmなどの数字はモデル計算や二次報道に出てくるので、ここでは「数百km」にとどめる。

魚の聴覚では、耳石（炭酸カルシウムのかたまり）が、水中の振動を感じ取る構造として働く［7］。側線という器官でも水の動きを感じるという説明もあるが、この記事の資料からは、その仕組みの細部までは分からない。

低い音が通り道に乗って遠くまで届くことと、生物が音で暮らすことは、記事で見たように別々の資料が示す事実であり、「クジラはこの通り道をこう使っている」と直接結びつける根拠は、今回の資料にはない。次は、人間自身の耳に目を向ける。

人は 水の 中でも、音を きく ことが できます。2022年の けんきゅうで、7人が きょうりょくして、水の 中での きこえかたを しらべました［8］。

それまでは 「人は 水の 中では、ほねで きいて いる」と 考えられて いました。でも この けんきゅうでは、そう 考えた ときより よく きこえると ほうこくされました。けんきゅうした 人たちは、耳の おくの とじこめられた 空気が 音に あわせて ふるえて、音を 大きく して いるのかも しれないと 考えて います［8］。

ただし 水の 中では、音が どちらから きたのかは、わかりにくく なります。空気の 中なら 数どの ずれで あてられる 向きが、水の 中では 90どまで ずれる ことが あると、けんきゅうした 人は のべて います［8］。

ですから、海で もぐった ときは、耳だけで むきを あてようと しない ほうが よさそうです。水の 中の 音は、きこえても、どこから 来たのかは つかみにくい ものなのです。

2022年の研究（Sørensen、Christensen-Dalsgaard、Wahlberg）では、7人（23〜49歳）が協力して、水の中でどのくらい小さな音まで聞こえるかが調べられました［8］。人は水中では骨を通して聞いているという従来の見方がありましたが、この研究はそれよりも26dBよく聞こえると報告しています。500Hzの音で、聞こえはじめる大きさは平均71dBでした。

研究者は、中耳の中に閉じこめられた空気が音で共鳴し、音を増幅して耳を敏感にしているのではないかと考えています［8］。ただしこれは「と考えている」段階で、人の水中聴覚の仕組みが完全に決まったわけではありません。

いっぽう、音の来た方向をつかむのは苦手になります。空気中なら数度の精度で分かる方向が、水中では最大90度ずれることがあるそうです。研究者は「海に飛びこんで、聞こえだけで自分の向きを完全に決められると思ってはいけない」という趣旨のことを述べています［8］。水面では壁になり、海の中では遠くまで届く水の中の音を、人の耳は聞き取れるのに、どこから来たかまでは決めにくいのです。

人は水中で音を聞く。従来は、空気中の聴覚より水中では骨伝導が中心だと考えられていた。2022年の研究（Sørensen、Christensen-Dalsgaard、Wahlberg、Hearing Research）は、これに異を唱えた［8］。

7人（23〜49歳）が協力した計測で、500Hzの音に対する水中の聴力閾値は平均71dB（3.5mPa）で、従来の仮説より26dB良かったと報告されている［8］。研究者は、中耳の閉じた空気が共鳴して音を増幅し、耳が敏感になると考えている。ただし「考えている」段階で、人の水中聴覚の仕組みはまだ決着していない。被験者が7人と少ないことも、一般化には注意が要る。

方向の知覚は別である。空気中なら数度の精度で分かる音の方向が、水中では最大90度ずれうるという［8］。研究者は、海に入って聞こえだけで完全に向きを定められるとは思わないほうがよいと述べる。なぜずれるのかまでは、この資料からは分からない。

水面では壁になり、海の中では通り道で遠くまで届く音を、人の耳は聞き取れる。それでも、音の来た向きまでは決めにくい。水中の音は、どこまで届くのか。生きものや人は、それをどう受けとめているのか。この問いの続きは、次の観察と資料で追える。

おふろで ためす

かならず おとなの ひとと いっしょに、おふろで ためします。プールや 海では やりません。

おふろの 水に、耳を そっと つけます。かおは 水の 上に だします。もう ひとりが、水の 中で スプーンを 2本、カチンと ぶつけます。つぎに、おなじ スプーンを 水の 外で ぶつけて、きこえかたを くらべます。

水の 中の 音は、どこから きこえるでしょうか。目を とじて、ゆびで さして みます。きこえかたは、人や おふろに よって ちがいます。耳に 水が はいったら、すぐに おとなに つたえます。

もう ひとつ ためす

おとなと いっしょに、耳を 水に つけた まま、「あー」と 小さな こえを だして みます。空気の 中で きく じぶんの こえと、どう ちがうでしょうか。

お風呂でためす

必ず大人と一緒に、お風呂で試します。プールや海では行いません。

お風呂の水に耳をそっとつけ、顔は水の上に出します。もう一人に、水の中でスプーン2本をカチンとぶつけてもらい、音を聞きます。次に、同じスプーンを水の外でぶつけて、聞こえ方を比べます。

水の中の音が、どちらの方向から聞こえるかも試せます。目を閉じて、指でさしてみてください。当たるかどうかは人や浴槽によって違います。耳に水が入ったら、すぐに大人に伝えます。

もうひとつ試す

大人と一緒に、耳を水につけたまま、「あー」と小さな声を出してみます。空気中で聞く自分の声と、どう違うでしょうか。

浴槽で確かめる

必ず大人と一緒に、浴槽で行う。プールや海では行わない。

浴槽の水に耳をそっとつけ、顔は水の上に出す。もう一人に水中でスプーンをぶつけてもらい、空気中でぶつけたときと聞こえ方を比べる。方向も目を閉じて指でさせる。結果は人や浴槽で変わり、論文の条件（7人の聴力計測）と同じではない。耳に水が入ったら、すぐに大人に伝える。

耳を水につけたまま小さな声を出し、空気中で聞く自分の声と比べてもよい。

原典にあたる

NOAA National Ocean Service の解説［4］と、NOAA Ocean Exploration の音響解説［3］は、水温・水圧による音の通り道と、その深さを述べている。生物の音の使い方は NOAA Fisheries の解説［5］、人の水中聴覚は2022年の研究（Hearing Research）の紹介記事［8］から入れる。