上的小海龟迎着太阳的方向活动；晚上， 若以人工光给海龟发射光信号， 海龟即朝着光信号方向移动。可见，海龟可通过视觉系统与大脑皮层对来自大海方向的光信号进行整合作用而确定大海的方位。
生物学家经仔细观测，发现海龟产卵的海滩地形与光照度的分布状况有密切的关系。靠海岸一边的地势较高，长有植物，光照度较差；而靠近大海一边的地形较平坦，开阔而明亮，当大海波涛澎湃时，海浪的光波会折射到海龟的视野。尤其是晚上，靠海一边的光亮度较靠岸一边更强，更易引起海龟视觉中枢神经系统的兴奋，并通过大脑皮层对海滩环境光照度的分析整合作用而判定大海的方位。
为了验证这种假设，加拿大多伦多大学的尼·莫多索夫斯基博士对刚孵出不久的小海龟做了一系列的实验。他把8只5～9日龄的绿海龟分别放在一个特别设计的实验河床中。河床是黑暗的，河床的环境温度在19℃到24℃。在河床的一端安装两块白色的光照信号板，信号板距实验海*端53厘米。在河床的外侧，每侧安装一个发光器。当发光器启动时，信号板上的光照度约755勒直司，依此作为海龟正超光反应行为的标准光照度，每次实验时间为60秒钟，最长时间为120秒钟，分别对河床中海龟发出光信号和间歇信号。每当信号持续达60秒时，就会发现河床中的海龟都向光信号板方向移动。如果对海龟进行间歇信号实验，闪光的总时间不到1秒钟时，海龟产生正超光行动的比例明显的增大，至60秒钟时，则与持续光信号刺激的效应相近。
若把海龟的双眼戴上不透明的蜡膜眼罩，然后，启动发光器，持续发光60秒种，结果，没有海龟向信号板方向移动。以上实验表明：海龟对光的正超光性反应，必须通过视觉作用，在同样的光照度条件下，需达到光刺激时间的总量时才能产生正超光性反应。
在实验过程中可出现间歇闪光刺激效应不如持续光刺激的效果，尼·莫罗索夫斯基博士认为，这是由于间歇光刺激削减了总的光刺激量的缘故，因海龟对光信号的正超光性反应是以集成刺激时间的光量为基础的，为了校验这种假设，他把持续光刺激时间比间歇闪光刺激减少一半，或把间歇闪光刺激的光照和持续时间增加一倍，使持续光刺激与间歇光刺激相等，然后进行比较实验，结果，二者的正超光性反应类似。由此表明，不论是间歇闪光刺激或者持续光刺激，只要两种刺激的总光亮相同时，海龟对光信号产生的正超光性反应就相似。
另外，有人猜测海龟可能同某些回游鱼类一样，体内有着某种能利用地球重力场辨识方向的导航系统，同时能参照海流和不同时期的水温来校正航向，或者说海龟的嗅觉特别灵敏，能嗅出家乡的味道。！