白天，海灘上的小海龜迎著太陽的方向活動；晚上，若以人工光給海龜發射光信號，海龜即朝著光信號方向移動。可見，海龜可通過視覺係統與大腦皮層對來自大海方向的光信號進行整合作用而確定大海的方位。
生物學家經仔細觀測，發現海龜產卵的海灘地形與光照度的分布狀況有密切的關係。靠海岸一邊的地勢較高，長有植物，光照度較差；而靠連大海一邊的地形較平坦，開闊而明亮，當大海波濤澎湃時，海浪的光波會折射到海龜的視野。尤其是晚上，靠海一邊的光亮度較靠岸一邊更強，更易引起海龜視覺中樞神經係統的興奮，並通過大腦皮層對海灘環境光照度的分析整合作用而判定大海的方位。
為了驗證這種假設，加拿大多倫多大學的尼·莫多索夫斯基博士對剛孵出不久的小海龜做了一係列的實驗。他把8隻5～9日齡的綠海龜分別放在一個特別設計的實驗河床中。河床是黑暗的，河床的環境溫度在19℃到24℃。在河床的一端安裝兩塊白色的光照信號板，信號板距實驗海龜頭端53厘米。在河床的外側，每側安裝一個發光器。當發光器啟動時，信號板上的光照度約755勒直司，依此作為海龜正超光反應行為的標準光照度，每次實驗時間為60秒鍾，最長時間為120秒鍾，分別對河床中海龜發出光信號和間歇信號。每當信號持續達60秒時，就會發現河床中的海龜都向光信號板方向移動。如果對海龜進行間歇信號實驗，閃光的總時間不到1秒鍾時，海龜產生正超光行動的比例明顯的增大，至60秒鍾時，則與持續光信號刺激的效應相近。
若把海龜的雙眼戴上不透明的蠟膜眼罩，然後，啟動發光器，持續發光60秒種，結果，沒有海龜向信號板方向移動。以上實驗表明：海龜對光的正超光性反應，必須通過視覺作用，在同樣的光照度條件下，需達到光刺激時間的總量時才能產生正超光性反應。
在實驗過程中可出現間歇閃光刺激效應不如持續光刺激的效果，尼·莫羅索夫斯基博士認為，這是由於間歇光刺激削減了總的光刺激量的緣故，因海龜對光信號的正超光性反應是以集成刺激時間的光量為基礎的，為了校驗這種假設，他把持續光刺激時間比間歇閃光刺激減少一半，或把間歇閃光刺激的光照和持續時間增加一倍，使持續光刺激與間歇光刺激相等，然後進行比較實驗，結果，二者的正超光性反應類似。由此表明，不論是間歇閃光刺激或者持續光刺激，隻要兩種刺激的總光亮相同時，海龜對光信號產生的正超光性反應就相似。
另外，有人猜測海龜可能同某些回遊魚類一樣，體內有著某種能利用地球重力場辨識方向的導航係統，同時能參照海流和不同時期的水溫來校正航向，或者說海龜的嗅覺特別靈敏，能嗅出家鄉的味道。