蜃気楼とは、光学において、密度の異なる空気の層の中で光線が曲がる（屈折する）ことにより、遠くの物体や物が見えなくなること。
直接像を運ぶ光線の通常の経路は、黒い線で示されています。 適切な大気条件の下では、光線は熱気の層に浸かってから上に曲がり（赤線）、観察者には地上から来たように見えることがある。
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舗装された道路の上や、強い日差しで温められた砂漠の空気など、特定の条件下では、空気は高度が上がるにつれて急速に冷やされ、そのため密度と屈折力が高まります。 砂漠のラクダの上など、物体の上部から下方に反射した太陽光は、通常の方法で冷えた空気の中を通り抜けます。 通常の角度では見えませんが、地面近くの希薄な熱気の中に入ってから上に向かって曲がるため、観察者の目にはあたかも熱気の下から来たかのように屈折して映ります。 また、反射した光線の一部が屈折せずに直線的に目に入ってくるため、ラクダの直像も見えます。 二重像は、ラクダの像と水面に映ったラクダの像が逆さまになったもののようです。
水の上のように、冷たくて濃い空気の層が、加熱された層の下にあることがあります。 その場合は逆の現象が起こり、もともと視線の上にあった光線が目に届くことになります。 そのため、水平線の下にある船など、普段は見えないものが空に浮かび上がるように見えます。
