潜水艦の映画には、必ずと言っていいほど「コーン……」という澄んだ音の場面がある。暗い発令所で、乗員が息をひそめて天井を見上げる。あれがアクティブソナーの音だ。
でも、実際の潜水艦乗りがいちばん嫌うのは、あの音を「自分で出すこと」だという。音を出して探せば、相手の位置は分かる。ただしそれ以上に遠くから、相手にこちらの位置がばれてしまうからだ。
海の中では、レーダーも光もほとんど役に立たない。頼れるのは音だけだ。そして音で探すやり方には、自分から音を出す「アクティブ」と、黙って聞く「パッシブ」の二つがある。この記事では、水中で音を使う理由から、二つの方式の違い、海自の潜水艦や哨戒機、護衛艦がソナーをどう使い分けているかまでを、図を使って整理していく。個々の艦や企業の詳しい話は、それぞれの記事に任せることにする。
- 海の中では電波も光もすぐ弱まるので、遠くまで届く「音」で探すしかない
- アクティブソナーは音を出して跳ね返りを聞く。距離まで分かるが、自分の位置も知らせてしまう
- パッシブソナーは黙って聞くだけ。見つかりにくいが、基本的に分かるのは方向だけ
- 海の中は温度と圧力で音が曲がるので、ソナーを深さを変えて沈める工夫が欠かせない
結論｜「叫んで探す」か「耳を澄ます」か
まず、二つの方式の違いを表にまとめる。
| 項目 | アクティブソナー | パッシブソナー |
|---|---|---|
| やること | 自分で音を出し、跳ね返りを聞く | 自分は黙って、相手の出す音を聞く |
| 分かること | 方向と距離 | 基本的に方向だけ（距離は工夫して推定） |
| 相手の種類の見分け | 苦手 | 得意（音の特徴で見分けられる） |
| 静かな相手 | 見つけられる | 相手が静かだと見つけにくい |
| 自分の秘密 | 音を出すので相手にばれる | 黙っているのでばれにくい |
| 主な使い手 | 水上艦、哨戒ヘリ、とどめの一瞬の潜水艦 | 潜水艦、哨戒機のソノブイ、水上艦の曳航ソナー |
暗闇の部屋で人を探す場面にたとえると分かりやすい。アクティブは「おーい」と叫んで返事を待つやり方、パッシブは息を殺して相手の足音や呼吸を聞くやり方だ。叫べばすぐに見つかるかもしれないが、相手にも自分の居場所を教えてしまう。
図解｜音はどう行って、どう帰ってくるのか
上の段がアクティブだ。水上艦が音を出し、その音が潜水艦に当たって跳ね返ってくる。跳ね返りが戻るまでの時間で、距離が分かる。
ここで注目してほしいのが、潜水艦の側だ。潜水艦は、水上艦が出した音を「行き」の分だけ聞けばいい。水上艦は、その音が潜水艦まで行って、跳ね返って、また戻ってくるのを待たなければならない。音は進むほど弱くなるので、片道で済む潜水艦のほうが、ずっと遠くから相手に気づける。冒頭の「音を出した側が先に見つかる」は、この仕組みから来ている。
下の段がパッシブだ。潜水艦は自分からは何も出さず、相手のスクリューやエンジンの音を聞く。分かるのは「どっちの方角から聞こえるか」だけだが、そのかわり自分の存在を知らせずに済む。
なぜ海の中では「音」なのか
電波も光も届かない
空の上なら、レーダーの電波で何百km先の飛行機を見つけられる。ところが海水は、電波をとてもよく吸い込んでしまう。レーダーの電波は海面でほとんど止まり、海の中までは入っていけない。光も同じで、澄んだ海でもせいぜい数十mで暗くなる。
その点、音は水の中をよく伝わる。しかも速い。水中の音の速さは秒速約1,500mで、空気中の4倍以上だ。条件によっては、何十km、何百kmも先まで届く。海の中で遠くを知る手段は、事実上、音しかないのだ。
距離は「往復の時間」で測る
アクティブソナーの距離の測り方は、山びこと同じだ。音を出してから、跳ね返りが戻ってくるまでの時間を計る。
たとえば、音を出して4秒後に跳ね返りが戻ってきたとする。音は秒速約1,500mなので、4秒で6,000m進む。これは行きと帰りを足した距離なので、半分にすると、相手までは約3,000mということになる。
アクティブソナーとは
音を出して、跳ね返りを聞く
アクティブソナーは、艦の底や船首に取り付けた装置から、強い音を短く出す。その音が何かに当たって跳ね返ってくれば、そこに何かがある。跳ね返りが戻るまでの時間で距離が、戻ってきた方向で方角が分かる。
最大の強みは、相手が静かでも見つけられることだ。どんなに静かな潜水艦でも、音を跳ね返さないわけにはいかない。止まってじっとしている相手にも効く。
弱みは「ばれる」こと
その代わり、音を出した瞬間、周りの全員に「ここに船がいるぞ、探しているぞ」と知らせることになる。前に書いたとおり、相手は片道の音を聞くだけでいいので、こちらが相手を見つけるより先に、相手がこちらに気づく。
もう一つの弱みは、跳ね返ってきた音だけでは、相手が何者なのかを見分けにくいことだ。岩でも、沈没船でも、クジラの群れでも、音は跳ね返ってくる。
潜水艦がアクティブを使うのは「最後の一瞬」
だから潜水艦は、ふだんはアクティブソナーをほとんど使わない。使うとすれば、魚雷を撃つ直前に、相手の正確な距離を一度だけ確かめるような場面だ。映画の「コーン」は、それだけ張り詰めた瞬間を表している。
一方、水上艦や哨戒ヘリは、もともと海の上にいて隠れようがないので、アクティブソナーを積極的に使う。見つかってもいいから見つけたい、という立場の違いだ。
パッシブソナーとは
黙って、ただ聞く
パッシブソナーは、水中のマイクのような装置をたくさん並べ、周りの音をひたすら聞く。スクリューの回る音、エンジンや発電機の振動、ポンプの音。船はどうしても何かしらの音を出している。
写真：U.S. Navy photo by Mass Communication Specialist 2nd Class Brian M. Brooks／出典（Public domain）
並べたマイクに届く音のわずかな時間差から、音がどの方向から来ているかが分かる。
音で相手を見分ける
パッシブの大きな強みは、相手が何者かを音で見分けられることだ。船の音には、エンジンやスクリューの作りによって、その船ならではの特徴がある。録音した音を分析すれば、「この音はあの型の潜水艦だ」と見当がつく。ソナー員が耳を鍛え、音の記録を集めるのはそのためだ。
弱みは「距離が分からない」こと
パッシブで分かるのは、基本的に方向だけだ。音が大きくても、近くの小さな船なのか、遠くの大きな船なのかは区別がつかない。
そこで、自分の針路を変えながら、相手の方向がどう変わっていくかを何度も測り、計算で距離や針路を割り出していく。時間はかかるが、黙ったまま相手の位置を絞り込める。潜水艦どうしの戦いは、この地道な計算の積み重ねだ。
もう一つ、相手が静かになればなるほど、パッシブでは聞こえなくなる。各国の潜水艦が静かさを競い合うほど、パッシブソナーの仕事は難しくなっていく。最近、音を出すアクティブソナーが見直されているのは、この裏返しでもある。
海の中は「音が曲がる」
温度の境目が隠れ場所になる
ソナーを難しくしているのが、海の中の音の曲がり方だ。水中の音の速さは、温度と圧力と塩分で変わる。海面近くは温かく、深くなると冷たくなり、さらに深くなると今度は水圧が高くなる。この違いで、音は進みながら曲がっていく。
特に、温かい水と冷たい水の境目には、音が通りにくい層ができやすい。海面近くの水上艦が出した音は、この層で曲げられ、層の下まで届きにくい。潜水艦がその層の下にもぐれば、水上艦のソナーから隠れやすくなる。海の中には、音が届かない「影」の場所があるのだ。
だからソナーを沈める
この層をどう越えるかが、対潜戦の大きなテーマになってきた。答えの一つが、ソナーそのものを深く沈めることだ。
水上艦は、長いケーブルの先にソナーをつけて、艦の後ろに引っ張る。これが曳航ソナーで、自分の艦のエンジン音から離れて静かに聞けるうえ、深さを変えて層の下にも届かせられる。アクティブの音源を沈める可変深度ソナーと組み合わせることもある。哨戒ヘリは、空中に止まったままケーブルでソナーを海中に吊り下げ、深さを変えながら探す。
逆に、ずっと深いところには、音がほとんど弱まらずに何千kmも伝わる層もある。海は場所と深さによって、音がよく届くところと、まったく届かないところがまだらになっている。ソナーの性能だけでなく、海を知っていることが勝負を分ける理由はここにある。
海自はソナーをどう使い分けているか
潜水艦｜艦全体が「耳」
海自の潜水艦は、船首のソナーに加えて、船体の横に長く並べたソナーや、後ろに引っ張る曳航ソナーを持っている。最新のたいげい型では、光ファイバーを使った曳航ソナーも取り入れられた。艦全体が、静かに聞くための大きな耳になっているわけだ。2026年3月には5番艦の「ちょうげい」が就役している。
写真：US Navy photographer／出典（Public domain）
護衛艦｜船首のソナーと、後ろに引くソナー
護衛艦は、船首の下にふくらんだ部分にアクティブとパッシブを兼ねたソナーを持ち、さらに曳航ソナーを後ろに引く。あさひ型のように対潜を重視した艦や、もがみ型のように、音源と聞き取り用のアレイを一緒に引っ張るソナーを持つ艦もある。
哨戒機とヘリ｜ソナーを「落とす」「吊るす」
空から潜水艦を探す哨戒機は、ソナーを積んだ筒、ソノブイを海に落としていく。ソノブイは海面に浮かび、水中に聞き取り用のマイクを下ろして、聞いた音を電波で哨戒機に送る。何本も落として網を張り、音を拾ったブイの位置から潜水艦の場所を絞り込む。海自のP-1哨戒機の仕事の中心がこれだ。
哨戒ヘリは、さっき書いた吊り下げ式のソナーを使う。ホバリングしたまま海中にソナーを下ろし、探し終わったら巻き上げて次の場所へ移る。護衛艦から飛び立てるので、艦の目の届く範囲をぐっと広げられる。海自の哨戒ヘリの進化についてはSH-60LとSH-60Kの比較が詳しい。
こうして見ると、海自は潜水艦、護衛艦、哨戒機、ヘリと、それぞれの持ち場に合わせて「叫ぶ」と「聞く」を組み合わせていることが分かる。一つの艦が音を出し、別の場所にいる艦や機体が跳ね返りを聞く、といった連携も、これからますます大事になっていく。
歴史で見る｜タイタニック号から始まった「水の中の耳」
ソナーの歴史は、1912年のタイタニック号の沈没にさかのぼる。氷山を事前に見つけられなかった悲劇をきっかけに、音の跳ね返りで水中の物を見つける研究が始まった。1914年には、カナダ生まれの技術者フェッセンデンが作った装置で、約3km先の氷山を音で見つける試験に成功している。
研究を一気に進めたのが、第一次世界大戦のドイツのUボートだった。フランスの物理学者ランジュバンらが潜水艦を探す音響装置を研究し、イギリスでは水晶の性質を使った装置が秘密裏に開発された。この装置はイギリスで「アズディック」と呼ばれ、のちに「連合国潜水艦探知調査委員会」の頭文字だと説明されるようになる。ただ、そんな名前の委員会は記録に残っておらず、後から作られた説明だったらしい。
第二次世界大戦では、ソナーは大西洋でも太平洋でも主役の一つになった。Uボートと連合軍の護衛艦との戦いは、まさに音の探り合いだった。
日本海軍も、聞く装置として九三式水中聴音機、音を出す装置として九三式水中探信儀を持っていた。戦艦大和にまで聴音機が積まれていたのは、船体が長く、機関の音から離れた場所に装置を置けたからだと言われる。ただ、全体としてみれば、日本の対潜の技術と態勢は、アメリカに大きく後れを取っていた。
1944年5月、アメリカの護衛駆逐艦イングランドは、ソナーと前方投射式の対潜兵器を組み合わせ、わずか12日間で日本の潜水艦6隻を沈めた。音で探し、音で追い詰める技術の差が、そのまま数字になって表れた出来事だった。海の底に沈んだ乗員たちのことを思うと、旧海軍の潜水艦の歴史は、ソナーの歴史とは切り離せない。帝国海軍の潜水艦の全体像は帝国海軍の潜水艦一覧にまとめている。
その苦い経験があるからこそ、と私は思う。戦後の海自は、潜水艦を静かにすることと、静かな相手を聞き分けることに、執念のように力を注いできた。今の日本の潜水艦が世界でもとびきり静かだと言われる裏には、音で負けた記憶がある。
ソナーとクジラの問題
ソナーには、あまり知られていない悩みもある。強い音を出すアクティブソナーが、クジラやイルカに影響を与えるおそれがあるのだ。
各国の研究では、中くらいの周波数のアクティブソナーの訓練と、クジラの集団での座礁との関係が指摘されてきた。特に、深く潜るアカボウクジラの仲間が影響を受けやすいとされる。ソナーの使用が座礁につながった可能性が高いとする調査例もあり、影響の仕組みや条件の解明が続いている。訓練の海域や時期を限るなどの対策を取る国もある。
音で海を探る以上、海に暮らす生き物とどう折り合いをつけるかは、避けて通れない課題だ。
投資家目線｜「海自の耳」が海外へ出ていく
日本のソナーを語るうえで外せないのが、OKI（沖電気工業）だ。90年以上にわたって水中音響の技術を手がけ、海自のソナーを設計から整備まで支えてきた。
そのOKIにとって大きな節目になったのが、オーストラリアの新型フリゲートだ。もがみ型をもとにした艦に、OKIの曳航ソナーOQQ-25が採用され、三菱重工との契約で、計画11隻のうち最初の3隻分を納めることになった。OKIにとっては、初めての海外への装備移転の案件になる。もがみ型の輸出そのものについてはもがみ型の豪州輸出で書いた。
ソナーは艦の外からは見えない部品だが、対潜戦の要だ。艦を丸ごと売るときにも、こうした「耳」の部分が日本企業の仕事として一緒に出ていく。OKIの防衛事業と株としての見方はOKIの防衛事業の解説に、潜水艦を支える企業の全体像は日本の潜水艦を作る企業一覧にまとめている。
※この記事は特定の銘柄の売買を勧めるものではない。株価や業績は変動し、元本割れの可能性もある。投資判断は自己責任で。
映画と模型で「聞き耳戦争」を味わう
ソナーの緊張感をいちばん味わえるのは、やっぱり映画だ。『レッド・オクトーバーを追え！』では、若いソナー員が、ほかの誰にも聞き分けられない音から新型潜水艦の存在に気づいていく。パッシブソナーで何ができるかが、物語の芯になっている。
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日本の作品なら、やはり『沈黙の艦隊』だ。音を出すか、黙るか。その一つの判断が勝負を分ける場面が何度も出てくる。作品のリアルさについては『沈黙の艦隊 北極海大海戦』の検証記事でも書いた。
模型なら、たいげい型の1/350がいい。船体の横に並ぶソナーの位置を想像しながら組むと、潜水艦の形がなぜこうなっているのかが見えてくる。
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空からソノブイを落とす側を並べるなら、P-1の1/144もある。
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よくある質問
ソナーとレーダーの違いは？
使うものが違う。レーダーは電波を、ソナーは音を使う。空の上では電波が遠くまで届くのでレーダーを使い、海の中では電波が届かないので音を使う。仕組みはよく似ていて、アクティブソナーは「音のレーダー」と考えると分かりやすい。
潜水艦はなぜアクティブソナーを使わないの？
使えば自分の位置がばれるからだ。相手は片道の音を聞くだけで気づけるので、こちらが相手を見つけるより先に見つかってしまう。潜水艦の強みは隠れていることなので、ふだんは黙って聞くパッシブを使う。
パッシブソナーで距離は分からないの？
基本的には方向しか分からない。ただ、自分の針路を変えながら相手の方向の変化を何度も測れば、計算で距離や針路を割り出せる。時間はかかるが、黙ったまま相手の位置を絞り込める。
ソナーはどれくらい遠くまで聞こえるの？
海の状態、相手の音の大きさ、使う周波数で大きく変わる。音の通りやすい深さでは非常に遠くまで届く一方、温度の境目の下に隠れた相手は、すぐ近くでも聞こえにくいことがある。決まった数字では言えないのが、ソナーの難しさだ。
魚群探知機もソナー？
そうだ。魚群探知機は、船の底から音を出して、魚の群れや海底からの跳ね返りを見る。仕組みとしてはアクティブソナーの仲間になる。
イルカのエコーロケーションと同じ？
考え方は同じだ。イルカやコウモリは、自分で音を出して跳ね返りを聞き、周りの様子や獲物の位置をつかむ。アクティブソナーは、人間がこれを機械で再現したものと言える。
まとめ｜海の中の戦いは「静けさ」の戦い
海の中では電波も光もすぐに弱まってしまうので、遠くを知る手段は音しかない。音を出して跳ね返りを聞くアクティブソナーは、距離まで分かり、静かな相手も見つけられるが、自分の位置を相手に教えてしまう。黙って聞くパッシブソナーは、見つかりにくく相手を見分けるのも得意だが、基本的に方向しか分からない。
だから潜水艦は黙って聞き、水上艦や哨戒ヘリは音を出して探し、哨戒機はソノブイで網を張る。そのうえで、温度の境目で曲がる音を相手にどう届かせるかを工夫する。海の中の戦いは、どちらが静かでいられるか、どちらがより遠くの音を聞き分けられるかの勝負だ。
次に潜水艦の映画で「コーン」という音を聞いたら、その一回の音にどれだけの覚悟が込められているかを想像してみてほしい。海自の艦艇の全体像は海上自衛隊の艦艇一覧で確認できる。
最後まで読んでくれてありがとう。長い記事を書くときのお供は、だいたいこれだ。
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