原来，海水的密度各处不同。一般说来，温度高的海水密度小，而温度低的海水密度大；盐度低的海水密度小，而盐度高的海水密度大。如果一个海域因有两种密度的海水同时存在，那么，密度小的海水就会集聚在密度大的海水上面，使海水成层分布。这上下层之间形成一个屏障，叫“密度跃层”。这“密度跃层”有的厚达几米。这种稳定的“密度跃层”可以把海水分成两种水团，分别位于跃层的上下，并以跃层作为界面。如果有某种外力（如月亮、太阳的引潮力，风、海流的摩擦力等）作用在界面上，界面就会产生波浪。这种波浪处于海面以下，人的肉眼完全看不见，因此称之为内波。
在海岸附近，江河入海口处，常常形成“冲淡水”，盐度和密度显着降低，它们的下面如果是密度大、盐度高的海水，就会形成“密度跃层”。夏季寒冷地区海上浮冰融化了，含盐低的水层浮动在高盐高密度的海水之上时，也会形成“密度跃层”。南森遇到的就是后一种情况。
一旦上层水的厚度等于船只的吃水深度时，如果船的航速比较低，船的螺旋桨的搅动就会在“密度跃层”上产生内波，内波的运动方向同船航行方向相反，内波的阻力就会迅速增加，船速就会减低下来，船就像被海水“粘”住似的寸步难行。当年南森的“弗雷姆”号被“粘”住时，船速就由4.5节突然降低到1节。后来，是风的推力超过了内波的“粘”力，才使南森的船脱险。
“死水”区的内波，由于水质运动的方向不同，不但会把渔船的渔网拧成一缕，还会使船舵失灵，甚至会使船只迷航。
科学家经过计算，得出内波的速度一般在2节左右，如果航速大大超过内波速度时，海水就无法把船“粘”住了。如今舰船速度大大超过内波速度，因而海水“粘”船现象就成为了历史。
虽说“密度跃层”产生的一般性的内波“粘”不住现代舰船了。
可“密度跃层”却能压住水中下潜的潜艇。
一次，有一艘潜艇奉命巡航，来到预定海域后，潜艇均衡完毕，艇长下达了下潜的命令。不一会儿，潜艇顺利下潜，5米、10米、20米……一直到40米时都很正常，当潜艇下潜到50米时，升降舵手报告说，已经到达海底了。艇长说：“不对呀，这个海区深度l00多米，怎么下潜一半就到底了呢？”
艇长下令停车检查，深度计完好无损，其他仪器也都正常。到底是怎么回事呢？
艇长一拍脑门：“准是碰上‘液体海底’啦！”
果不其然，这艘潜艇被“液体海底”托住了。
“液体海底”就是“密度跃层”。海水密度一大，浮力就大。加上这“密度跃层”又有几米厚，这么厚的“屏障”，再加上均衡好的潜艇在水下力矩又小，因此，就被这“液体海底”托住了。
这时，只要潜艇用升降舵造一个倾角，开足马力，就可以摆脱“液体海底”的巨掌。
1960年1月23日，瑞士的雅克·皮卡尔乘坐“的里雅斯特”号深潜器，开始了人类首次潜入世界大洋中最深的地方——马里亚纳海沟时，多次遇到“液体海底”的粘托。
那天上午“的里雅斯特”号以每秒1米的速度缓缓向l万多米深的海沟潜去，几分钟后，深潜器突然停止下潜。难道这么快就着底了？不，不可能，这里是万米深渊，离海底还远着哩。那么，是深潜器出故障了吗？也不会，因为“的里雅斯特”号久经考验，况且下潜前又经再三检查，绝不会有什么问题。
雅克·皮卡尔又检查了一遍机械，没发现异常。当他观察海水温度表时，发现海水的温度变化剧烈。这时他才明白，原来是“密度跃层”在作怪。
皮卡尔放掉一些汽油，放进一些海水，从而增加了深潜器的重量。这样，深潜器就突破了“液体海底”的阻挡，继续下潜了。
令人惊异的是，下潜仅10米，深潜器又一次被“粘”住了。他不得不再次调整压载重量，又一次突破“液体海底”的阻挡。
下潜20米后，深潜器第三次被“粘”住。
这样折腾了4次，探潜器才完全冲破“液体海底”设置的“封锁线”，一路顺畅潜到万米海底，创造了人类探险史上的新纪录。
虽然“密度跃层”已不能“粘”住现代舰船，但对“密度跃层”的研究却极有军事价值。“密度跃层”厚达几米，海水的密度增大，仿佛筑起一道厚厚的“墙”，声呐发出的声波碰到这堵“墙”，就被反弹回去。当潜艇遇到水面舰艇的追捕时，如果钻到“密度跃层”下面，水面舰艇声呐发出的声波穿透不了“密度跃层”，就会成为“聋子”
和“瞎子”，而潜艇却能安全撤离或发起反击。
在“密度跃层”中，跃层的上下界面使声波产生折射，造成声波只能在“密度跃层”中向前传播，于是形成了一条水下“声道”。声波在声道中衰减很少，可谓畅通无阻，传播的速度和距离令人惊叹。1960年3月1日，在澳大利亚西南附近海中投下6枚深水炸弹，爆炸声波在水下1200米的“声道”里向外传播，绕过好望角，折向赤道，经3小时43分钟后，被北半球百慕大群岛的水声站收到。
爆炸声波传播绕地球半圈，并无明显减弱。可见声道真是声波传播的“高速公路”。
利用“密度跃层”中的“声道”，可以进行远距离水下通讯。例如在海军基地装上水下测听和通讯系统，远航的潜艇装备相应的设备，就可以与基地指挥机关进行通讯联络，最大通讯距离可达4000多公里。
另外，由于“密度跃层”如屏障般横亘于海中，影响了上下层海水交换，造成下层海水缺乏溶解氧，再加上硫细菌使沉积海底的大量有机物产生高浓度的硫化氢气体，海洋生物难以在下层海水中生存。
因此，“密度跃层”强烈的地方，生物主要生活在上层海水中。而且内波引起的水文变化，迫使海洋生物活动的区域和范围也发生变化。可见，对“密度跃层”的研究，在军事和经济上都有重要意义。
海光和海水开花
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。
大海在头顶之谜
美国有一位着名的神秘事件研究家叫马歇尔·卡尔多纳，在他住在美国西部的一段日子里，总是到处寻找古玩。一天，他到一家古玩店选购古董，突然发现一卷陈旧的手稿。这卷手稿显得破破烂烂，字迹已褪色，幸好内容还算完整。马歇尔只花了买一卷废纸的钱就把这份手稿弄到了手，回家后急急忙忙通读了整部手稿后，他大吃一惊，感到难以置信，因为这部手稿记录的一位挪威渔夫的离奇经历，实在让人难以相信。
挪威位于欧洲北部，部分国土位于北极圈内，一位叫奥尔夫·亚森的渔夫和他的儿子就住在这里。一天，亚森和他的儿子乘一艘小小的机帆船向北行驶，他们计划这次行程约需1个月。航行途中，一些意想不到的事情发生了”。
船向北行进，气温却一天天地升高。一天，儿子突然指着罗盘说：“爸爸，你看，罗盘好像有点不对头。”亚森回头一看，罗盘突然开始指向南方，可是船仍在向北行驶。
渔夫父子看看四周，看到的情形让他们惊愕地说不出话来：不知该怎么办。
不知什么时候，他们头顶上的天空消失了，代之以碧蓝碧蓝的海水。船继续行进，这时周围的环境似乎已近黄昏，他们环顾四周，上下左右都是海水。又过了一会儿，四周一片漆黑，仿佛进入了一个长夜无昼的世界。突然，他们看见了另一个太阳，也许称为“地心的太阳”更恰当些。逐渐地，周围亮如白昼，海水前方出现了陆地。他们隐约分辨出陆地上生长着绿油油的植物，甚至还有动物。
很久以前，亚森父子曾听说过一个传说，在北极某处有一个世外桃源，这里气候宜人，难道这就是那个世外桃源？“一年后，亚森父子平安地回到了故乡。他们向邻居叙述了那个国度里的情景。那里住的都是些巨人，身高大约4米；那里不仅有动物、植物和各种农作物，还有供他们使用的各种日常用具，其大小与巨人成正比；那里的一粒葡萄大得相当于一只普通的苹果。
村里人没有一个相信他们的叙述，认为他们所说的是白日梦话。亚森父子没有办法，只能专程前往美国，向住在洛杉矶的乔治·埃马森先生详细讲述了自己的经历。埃马森根据他们的叙述写成了这部名为《一位挪威渔夫的离奇》的书稿。
人真的会遇上这些事情吗？挪威的北极探险家弗里乔夫·南森证实，在北冰洋底下，似乎有一个由海水形成的巨大空洞。他从1893年6月开始，在北冰洋的浮冰上生活了一年半，成为第一个踏入北纬86度41分的人。他看到了北极圈内的许多奇异现象。其中，在北冰洋的冰海中有一片“开水”，这是一片在黑沉沉的广阔冰海上的不反射天空光线的不冻海域。
美国极地探险家霍尔早于南森20多年前曾3次闯入北极进行探险，他也提及，当他的探险队一行正沿冰山而上时，在距他们大约7千米的地方出现了一片不冻海域，这片“开水”从南到北，占据了两座冰山之间的整个海峡。
1906年，极地研究家威廉·里德根据南森和霍尔的叙述，坐着狗拉雪橇直奔北极，想去亲眼看看这片不冻海域。
据他说，当他接近这片海域时，周围开始涌出团团浓雾，那片“开水”就在浓雾笼罩下。里德猜测，浓雾是由地球内部流出的暖空气造成的，也就是说在北极圈的某个地区肯定有一个通过地势加温并使热空气泄漏的地方。
里德的假设是不是有点不可思议？谁也不知道。
“赤潮”之谜
大海通常是蓝色的，你见过红海潮吗？红海潮来临时，海面上如同铺上了一层红毯子似的，从外观上看似乎很美丽，但对海洋中的生物来说，却是一场灭顶之灾。因为过不了多久你就会发现，在海面上这层漂亮的红毯子下面，大批的鱼类和其他生物要相继死亡、变质，随之而来的是阵阵难闻的臭味。这是什么原因呢？科学家们会告诉你，这是发生了赤潮。
赤潮是海洋遭受污染后所产生的一种独特现象，是有机物和营养盐过多而惭愧的。
有机物和营养盐（氮、磷、钾）是海洋植物所必需的成分和养料，但过多地输入这些物质，会使某些生物暴发性地繁殖起来，从而引起海水变色。当然，这种变色并非全是红色，它取决于在赤潮中占优势浮游植物种类，如夜光藻占优势的赤潮为红色，绿藻呈绿色，硅藻则呈褐色。赤潮大多数发生在内海、河口、港湾或是有上水流的水域，特别是暖流内湾水域。赤潮一般发生在春夏季。
赤潮是一种复杂的生态异常现象，其成因尚未定论。科学家们认为，赤潮的起因是近岸海水中有机物污染所致。在正常的情况下，海洋中的营养盐含量较低，这就限制了浮游植物的生长。但是，当含有大量营养物质的生活污水、工业废水（主要是食品、造纸和印染工业）和农业废水流入海洋后，再加上海区其他理化因素有利于生物的生长和繁殖时，赤潮生物便急剧繁殖起来，形成赤潮。