Un miraj apare atunci când diferența de densitate a aerului cauzată de temperaturi extrem de ridicate determină fotonii să călătorească într-o altă cale decât o linie dreaptă. Aerul cald este mai puțin dens decât aerul rece, deci dacă există gradient semnificativ de temperatură, lumina reflectată de un obiect poate fi refracționată. Acest lucru poate distorsiona imaginea.
Unul dintre cele mai comune tipuri de miraj este mirajul inferior, în care se schimbă apariția obiectelor pe pământ. Acestea apar în perioadele de vreme caldă intensă, când energia soarelui încălzește solul la o temperatură care este mult mai fierbinte decât aerul de deasupra lui. Acest lucru determină ca lumina reflectată din obiecte să se deplaseze în jos, proiectând imagini în și pe pământ. De exemplu, mirajurile de apă din deșert apar atunci când cerul albastru refractă prin aerul fierbinte și pare a fi o parte a solului. Căldura de căldură pe și peste asfalt este un alt exemplu de miraj inferior.
Mirajurile superioare apar atunci când solul este mult mai rece decât aerul de deasupra lui. În aceste mirajuri, obiectele par să plutească în aer peste poziția lor reală. O mirage Fata Morgana combină mirajurile inferioare și superioare când condițiile de aer sunt instabile și pot provoca imagini ale obiectelor îndepărtate pentru a dansa și distorsiona.
