Los espejismos ocurren cuando hay un cambio rápido en la densidad del aire en la atmósfera when cuando el aire en un nivel es mucho más caliente que el aire en un nivel contiguo (consulte esta página para averiguar por qué el aire caliente es menos denso que el aire frío).

Esto ocurre comúnmente en los días de verano, cuando una carretera asfaltada que se ha estado quemando al sol calienta el aire directamente sobre ella, creando un cambio brusco en los niveles de densidad del aire cerca del suelo. A medida que la luz pasa entre los diferentes niveles, se dobla, creando espejismos.

Normalmente, la luz solar que rebota en un objeto (digamos un automóvil) se refleja en todas las direcciones. Ves el coche cuando tus ojos detectan esta luz. En un día nublado, solo ves la luz que rebota en el auto directamente hacia ti. Así es como ves las cosas la mayor parte del tiempo.

En un día más soleado, la luz que se dirige directamente hacia ti actúa como lo hace normalmente: no se mueve a través de diferentes capas de densidad de aire, por lo que no se dobla mucho. Pero parte de la luz que normalmente tocaría el suelo en realidad se dobla en el aire porque se mueve desde el nivel de aire más frío y denso hacia el aire más caliente y menos denso justo por encima del suelo. Como puede ver en el diagrama de abajo, esto produce un efecto interesante.

La parte inferior de la onda de luz pasa primero entre las capas, por lo que se acelera un instante antes de la parte superior. La luz que normalmente iría directamente al suelo se dobla hacia arriba y viaja hacia tus ojos. El efecto es que se ve la imagen del coche dos veces: una en la parte superior de la carretera y otra en la superficie de la carretera. La luz de la parte inferior del automóvil se dobla más hacia arriba que la luz de la parte superior del automóvil, por lo que la imagen de espejismo parece un reflejo. Su cerebro asume que la luz viaja en línea recta, por lo que parece que hay una imagen especular debajo de la imagen normal. Este espejismo se parece a un charco de agua en la carretera porque, como un charco de agua, refleja lo que está encima. Este tipo de espejismo se llama espejismo inferior porque aparece debajo del horizonte.Los espejismos superiores son espejismos que se forman sobre el horizonte. Esto ocurre cuando hay un nivel de aire más frío más bajo que un nivel de aire más cálido, típicamente sobre paisajes helados o agua muy fría. Este espejismo hace que veas una escena mucho más alta de lo que debería ser. Por ejemplo, puede ver una masa de tierra o un barco flotando en el aire. Esta situación también podría distorsionar las imágenes, haciendo que un barco parezca mucho más alto de lo que realmente es.

Se puede ver una ilusión óptica similar cualquier día cuando el cielo está despejado. A medida que la luz del sol entra en nuestra atmósfera, se ralentiza considerablemente. Como resultado, se dobla hacia la Tierra. Cuando el sol está bajo en el cielo, parece estar más alto de lo que realmente es debido a esta refracción. Cuando parece que el sol está a punto de caer por debajo del horizonte, ya lo ha hecho. ¡La atmósfera está doblando la luz alrededor de la curva del globo!

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