Міражі виникають внаслідок рефракції променів світла, що проходять через шари повітря з коефіцієнтом рефракції, що змінюється через різницю в температурі і щільності. Тому вони зазвичай спостерігаються, коли температура Землі сильно відрізняється від температури повітря над нею.
Своєю появою міраж зобов'язаний рефракції – заломлення світла, що проходить через різко різняться за щільністю і температурою шари повітря. По прямий промінь поширюється тільки в однорідному середовищі, а на межі двох середовищ він відхиляється від свого шляху, і в результаті ми бачимо зображення віддалених об'єктів.
Утворення міражів Таке трапляється зазвичай у спекотні літні дні, коли розпечений асфальт сильно нагріває шар повітря, що безпосередньо над ним. Світлові промені при раптовому переході з теплого повітря в розпечений? різниця може досягати десятки градусів? заломлюються, створюючи міражі.
Нижні міражі виникають там, де поверхня землі сильно перегріта, наприклад, у тій же пустелі або над асфальтованою трасою. Нижні шари атмосферного повітря також нагріваються від цієї розпеченої поверхні, і виникає різкий перепад температур між нижніми шарами повітря та верхніми.