水中の縦波である水中音波は、光や電波に比べて減衰が小さく遠くまで伝播する。例えば周波数10kHzの音波であれば、10km以上離れた場所でも探知が可能である。しかし、同様の原理をもつレーダーと異なり、自然水を伝達媒質としているため不安定要素が多く、温度差の大きな海水の塊の場合は固体と同様の反応をみせる場合がある。
音波は、空気中よりも水中のほうが伝播速度が速い。空中における音速はおよそ340m/sであるが、水中においてはおよそ1,500m/sであり、4倍以上早く伝播する。これは遠距離における物体を探知する場合には極めて重要である。例えば、1km先にある物体を探知しようとする場合、往復2kmを音波が伝播する時間は空中では約5.9秒であるが、水中では約1.3秒である。1秒でも早く目標を発見したい軍事用途では、この差は重要となる。
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水中での音波の速度は水温、圧力、塩分濃度などで変化する。深度が深くなれば水温が下がって遅くなる。さらに深くなれば、水温はそれほど下がらないが圧力が増すので早くなる。（深海の水温、密度、塩分を参照。）海中では多くの場合、深度1,000m付近が最も水中音波の速度が遅くなり1,470m/s程度になる。音波が1,000m付近を水平方向に進む時、多少上下斜め方向に進む音波も緩やかな屈折を起こして元の1,000m付近へ曲げ戻されることになる。この効果によって、水中の音波は1,000m付近で水平方向への伝播が著しく良好となり、驚くほど遠くまで音波が届く。これはグレーデッド・光ファイバーの効果と同じである。