海市蜃楼是真实的光学现象，源于光线在密度不同的大气层中发生折射，其路径弯曲，将远方物体的影像“投影”到另一位置。主要有两种类型：上现蜃楼：常出现在寒冷海面或极地。下层空气冷而密，上层暖而稀，光线向下弯曲，使得远处（如地平线下的船只、冰山）的影像看起来悬浮在空中，影像通常为正立。下现蜃楼：出现在酷热的沙漠或柏油路面。地面空气被烤得极热、密度低，上层空气较冷、密度高，光线向上弯曲。这使得远处物体（如天空）的影像被投射到地面，看起来像一片水洼，影像多为倒立。复杂蜃楼（如法塔摩根娜）则是空气密度分层剧烈变化，导致影像被极度拉伸、压缩、扭曲，如同奇幻城堡。它是对大气物理状态最直观的报告。
