チャネル軸付近に音源を設定した場合のDSCの音線図

深海サウンドチャネル英語: deep sound channel, DSC)は、サウンドチャネル[注 1]のうち、音速が極小となる深度が水温躍層と深海等温層の境界によって形成されているもの。SOFARチャネル: SOFAR channel)とも称される[1][2]

音速プロファイル編集

 
ハワイ諸島北方の太平洋の音速プロファイル。DSCは深度750メートルに出現している。

海中での音速に影響を与える物理特性は、気微生物といった混入物を除けば、海水温塩濃度水圧という3つの基本量のみとされている。これを利用して、海中での音速は、深度を変数とする関数として定義でき、この音速-深度関数を音速プロファイルと称する。音速プロファイルは、下記のように、それぞれ異なる特性と成因をもついくつかの層に分けられる[3]

表面層(surface layer
海面直下に位置しているため、熱交換やの作用を受けやすく、音速は不安定である。で覆われたり風浪のある海域では、風や波により撹拌されて等温層を生じることがあり、これを混合層 (mixed layerと称する。
水温躍層thermal layer
音速の負の勾配(水温および音速が深度とともに減少)に特徴がある。季節による影響を受けやすい(場合によっては表層と一体化して消滅する)季節水温躍層と、わずかしか影響を受けない主水温躍層に分けられる。
深海等温層(deep isothermal layer
海水温は39 °F (4 °C)で一定であり、音速は圧力の影響を受けて、深度とともに増加する。

深海サウンドチャネル編集

上記のように、音速勾配(sound speed gradient)は主水温躍層では負の勾配、深海等温層では正の勾配をとることから、この境界で、音速が最小となる深度が存在する[3]。中緯度海域では深度4,000フィート (1,200 m)、北極海では海面付近に認められる。この音速極小点は、音線(音の伝播経路)に対して一種のレンズのように働くため、この層のなかで放射されたエネルギーはチャネル内に留まり、海面海底への反射による音響的損失を生じにくい。これを深海サウンドチャネルと称する。中程度の音響出力であっても、非常に長距離まで伝搬することができるという特性がある[1]

アメリカ海軍では、1940年代より海洋における音波伝搬の研究に着手し、音源の探知や位置極限に関する実験が行われた。深海サウンドチャネルは、この際にモーリス・ユーイング博士たちによって発見された。これを活用して、まず配備されたのがSOFAR(Sound Fixing and Ranging)システムであった。これは洋上で墜落した飛行士の捜索救難のためのシステムであり、着水した飛行士が爆発させた小さな爆弾 (Sofar bombの音をハイドロフォンで捉えて、三角測量によって飛行士を発見するというものであった[1]。そしてまもなく、このシステムは対潜戦に応用されるようになり、最終的にSOSUSとして結実することになる[4]

脚注編集

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注釈編集

  1. ^ 中で深さとともに音速が変わってゆくとき、途中で音速の極小部をもつような海洋中の領域。この中で発せられたはチャネルの中に留まる傾向があり、伝搬損失が少ないため、遠くまで届きやすいという特性がある[1][2]

出典編集

  1. ^ a b c d Urick 2013, pp. 97-101.
  2. ^ a b 防衛庁 1978, p. 14.
  3. ^ a b Urick 2013, pp. 71-76.
  4. ^ 小林 2018.

参考文献編集

  • Urick, Robert J.『水中音響学 改訂』新家富雄、三好章夫、京都通信社、2013年。ISBN 978-4903473918
  • 小林, 正男「現代の潜水艦 第23回」『世界の艦船』第880号、海人社、2018年6月、 141-147頁。
  • 防衛庁 (1978年). “防衛庁規格 水中音響用語-現象 (PDF)”. 2018年5月4日閲覧。

関連項目編集