海市蜃樓原理是地球上物體反射的光經(jīng)大氣折射而形成的虛像，所謂蜃景就是光學(xué)幻景。那么，自然界中的海市蜃樓形成的原因是什么呢？蜃景與地理位置、地球物理?xiàng)l件以及那些地方在特定時(shí)間的氣象特點(diǎn)有密切聯(lián)系。氣溫的反常分布是大多數(shù)蜃景形成的氣象條件，常分為上現(xiàn)、下現(xiàn)和側(cè)現(xiàn)海市蜃樓。

夏天，海面上的下層空氣溫度比上層低，密度比上層大，折射率也比上層大。我們可以把海面上的空氣看作是由折射率不同的許多水平氣層組成的。遠(yuǎn)處的山峰、船舶、樓房、人等發(fā)出的光線射向空中時(shí)，由于不斷被折射，越來越偏離法線方向，進(jìn)入上層空氣的入射角不斷增大，以致發(fā)生全反射，光線反射回地面，人們逆著光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。這就是上現(xiàn)蜃景，常出現(xiàn)在海上和北方有冰雪覆蓋的地方。

在沙漠里也會(huì)看到蜃景。夏季沙漠中烈日當(dāng)頭，沙土被曬得灼熱，因沙土的比熱小，溫度上升極快，沙土附近的下層空氣溫度上升得很高，而上層空氣的溫度仍然很低，這樣就形成了氣溫的反常分布，由于熱脹冷縮，接近沙土的下層熱空氣密度小而上層冷空氣的密度大，這樣空氣的折射率是下層小而上層大。

當(dāng)遠(yuǎn)處較高物體反射出來的光，從上層較密空氣進(jìn)入下層較疏空氣時(shí)被不斷折射，其入射角逐漸增大，增大到等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射，這時(shí)，人要是逆著反射光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景，仿佛是從水面反射出來的一樣，這就是下現(xiàn)蜃景，大都出現(xiàn)在熱季的沙漠或冬季暖洋流的海上。