As miragens ocorrem por conta de sucessivas refrações sofridas pela luz e podem acontecer tanto em locais quentes quanto em locais frios.
Imagine que você está perdido no deserto e então enxerga bem longe uma poça d'água e vai correndo até ela porque está com muita sede. Cuidado! Você pode estar vendo uma miragem!
Para ver uma miragem não precisamos necessariamente estar no deserto, basta olhar para o asfalto em um dia quente que iremos ter a sensação de que no horizonte existe uma poça d'água. O que vemos é uma imagem virtual, tipo de imagem que embora pareça existir no mundo real existe apenas em nosso cérebro, formada por raios de luz vindos do céu.
Quanto mais próximo do asfalto maiores são as temperaturas do ar, esse aumento de temperatura provoca o afastamento das moléculas do ar, diminuindo sua densidade. Com um valor de densidade menor, ocorre aumento da velocidade de propagação dos raios de luz, diminuindo consequentemente o índice de refração. Portanto, quanto mais próximo do asfalto menor será o índice de refração do ar, fazendo com que os raios de luz que vêm do céu sofram refração, assim a luz vai se desviando até atingir ângulos suficientemente grandes em relação à vertical e passa a ser refletida pela superfície, subindo até atingir nossos olhos. Como os raios de luz vêm do céu, a cor da imagem é de tom azulado, dando-nos a impressão de que seja água.
Esse fenômeno óptico pode ocorrer também em locais muito frios, porém a imagem seria vista no alto e não no chão, isto porque quanto mais alto maiores são as temperaturas, gerando todo o processo descrito anteriormente, porém de cima pra baixo.
Na imagem acima temos um observador na posição P e uma palmeira na posição h, a luz vinda da palmeira sofre refrações fazendo uma curva até atingir o olho do observador. O sistema visual supõe automaticamente que a luz se propagou em linha reta, dando a sensação de que ela se originou num ponto ao longo da reta Z, criando assim a miragem.