なぜ音は水中のほうが空気中より速く伝わるのか？

水中で聞こえる音が、空気中よりも早く伝わるように感じたことはありませんか？潜水艦は数キロメートル離れた相手の音を即座に感知できますが、空気中では同じ距離の音が遅れて届き、さらに減衰します。この違いの理由は、 圧縮性 と 密度 という2つの物理的特性にあります。     音とは何か？――振動の伝播 音とは、媒体（物質）の中を粒子の振動が次々に伝わっていく現象です。このとき、音の速さに影響を与えるのは次の2つの要素です。 体積弾性率（バルクモジュラス） ：圧力がどれだけ速く伝わるかを表す指標 密度 ：物質の単位体積あたりの質量 これらは以下の式により、音の速度を決定します： 音速 v = √(体積弾性率 / 密度) つまり、体積弾性率が大きく、密度が小さいほど、音は速く伝わります。 空気 vs 水：どちらが速い？ 空気と水の音の伝わり方を比較してみましょう。 媒体 音速（25℃） 密度 体積弾性率 空気 約343 m/s 約1.2 kg/m³ 低い 水 約1500 m/s 約1000 kg/m³ 非常に高い 水は空気よりも密度が高いですが、それ以上に体積弾性率が大きいため、結果として水中では空気中よりも4～5倍速く音が伝わります。     この原理を活用した技術 この性質を活かした代表的な技術が ソナー（SONAR） です。ソナーは水中に音波を発射し、その反射時間から物体までの距離や位置を測定します。 また、クジラやイルカなどの海洋生物は、同じく低周波音を用いて何千kmも離れた仲間と通信することができます。これは、空気中での人間の声が数十メートルで減衰するのと対照的です。 このように、水中での音の伝達特性は、探査・通信・軍事監視など多くの分野で利用されています。     固体では音はさらに速い 興味深いことに、音は液体よりも固体中のほうがさらに速く伝わります。例えば、鉄の中では音速...