在茫茫海上航行，人们经常会遇到一种奇异的自然景象：海光和海水开花。
当夜幕笼罩海洋的时候，有些海面上会出现大面积的海光，有的闪闪烁烁，像流星一样，有的火花四射，像火珠一样。有时像爆发的焰火，有时像一个个齐整的几何图形，有时像探照灯射出的光芒，有时像旋转着的光轮。当轮船前进时，周围就激起无数的火花，船尾拖着一条长长的“火龙”。
海水发光的现象常常迷惑着海员们。例如，1896年6月15日，日本三陆遭到25米高的海啸巨浪的袭击。当海水退出5千米时，人们看到水底发出一种淡青色的光，还在黑夜里清晰地看到远处村落的轮廓。后来，浪涛再度袭来，天空映现出粉红色，有个渔民在巨浪中驶行，看到波峰上的闪光，像电灯光那样明亮。
1909年8月11日半夜间，“安姆布利亚号”轮船向科伦坡驶去时，发现东南方向有亮光，开始时海员们以为是城市和港湾的灯光呢。后来，亮光越来越强，方才看清楚这不是什么城市灯光，而是海洋发出来的一条光带。第二次世界大战时，美国舰队驶往日本群岛时，遇到了海光，错误地以为那里有日本舰队，受了一场虚惊。
1975年9月2日傍晚，在江苏省朗家沙一带，海面上发出微微的光亮，波浪起伏着，像燃烧的火焰那样翻腾不停，一直到天亮时才慢慢消失。第二天晚上，亮光重又出现，更加强烈。以后几天，逐天增强，到第七天，海面上出现大量泡沫，当船只驶过的时候，激起明亮的光，水中还闪烁着许多珍珠般的发光颗粒。几小时后，这里发生了一次地震。
古巴岛附近有个“夜明海”。入夜以后，海水自放光明，面积约有10平方千米。轮船驶过，在船舷甲板上即使不点灯，照样能够看书读报。“夜明海”为什么发光？原来，这里丛生着各种海生动植物，死后历久变为磷质，积聚一起，从而发出强烈的光芒。
诗人们对海光作了生动描述：“谁家烟火掠飞过，不是灯光，胜似灯光，玉树琼花逐海洋。”其实，海光不是火，而是一些会发光的小生物耍的把戏。主要有细菌和单细胞的鞭毛虫等，还有一些水母、鱼类也能发光。这些生物体内长有发光细胞或发光器官，内含荧光酶和荧光素，在海水搅动等外界刺激下，发生氧化作用，就会发出光来。
长期以来，人们只知道海光是海水中微生物发出的荧光。可是，为什么只在局部的地方出现这些发光现象呢？而且这种光为什么又具有多变而奇异的形状呢？
德国科学家库尔特·卡尔列对此作了解答。他说，海光和多变形状的形成，同海底火山爆发引起的地震波有关。地震时，海水内部的压力发生变化，引起某些海洋生物的反应，由此而发光，地震波是促使海水压力变化的一个原因。观察表明，在海水振荡最厉害的地方，海光特别明亮；反过来，海光越弱，甚至消失不见。在有各种不同振荡强度的水域里，海光就最奇异美妙。
海水开花是指海水表层内浮游生物大量繁殖，使海水颜色和透明度发生很大的变化。浮游生物很多时，会把海水“染”成深绿色，有的会使海水成为黄色、褐色、红色等。
海水开花现象在世界各大洋及其边缘海中各不相同。
在极地附近的海域里，当鲸鱼爱吃的甲壳动物大量繁殖的时候，常常把海水“染”成红色或玫瑰色。
在太平洋、大西洋的一些海面上，以及北冰洋的巴伦支海中，散布着一种硅质类海藻，具有矽质骨架，海水开花就是由它们造成的。在鄂霍次克海和日本海，海水开花是由单细胞藻类繁殖而形成的。波罗的海的夏季，蓝绿色的水草大量繁殖，每当风平浪静的时候，远望海面，仿佛一大片无边无际的深绿色草原。
在北冰洋的冰面上，还有更有趣的“冰上开花”景象。原来，冰上长着多种硅藻，特别是角刺藻大量繁殖时，使冰面变成了黄褐色。
海水开花同季节有关。在热带，冬季也会出现，而在温带和寒带，大多在春秋两季。海水开花严重的时候，生物密集得使轮船的吸水孔堵塞，给航行带来很大困难。