Eine Fata Morgana tritt auf, wenn der durch extrem heiße Temperaturen verursachte Luftdichteunterschied dazu führt, dass sich Photonen auf einem anderen Weg als einer geraden Linie bewegen. Heiße Luft ist weniger dicht als kalte Luft einen erheblichen Temperaturgradienten hat, kann das von einem Objekt reflektierte Licht gebrochen werden. Dies kann das Bild verzerren.
Eine der häufigsten Arten von Fata Morgana ist die inferiore Fata Morgana, bei der sich das Aussehen von Objekten auf dem Boden ändert. Diese treten während extrem heißer Wetterperioden auf, wenn die Energie der Sonne den Boden auf eine Temperatur erwärmt, die deutlich heißer ist als die Luft darüber. Dadurch bewegt sich das reflektierte Licht von Objekten nach unten und projiziert Bilder in und auf den Boden. Zum Beispiel treten Wasserspiegelungen in der Wüste auf, wenn sich der blaue Himmel durch die heiße Luft bricht und als Teil des Bodens erscheint. Hitzedunst auf und über Asphalt ist ein weiteres Beispiel für eine minderwertige Fata Morgana.
Überlegene Fata Morgana treten auf, wenn der Boden viel kälter ist als die Luft darüber. In diesen Fata Morganas scheinen Objekte über ihrer tatsächlichen Position in der Luft zu schweben. Eine Fata Morgana Fata Morgana kombiniert minderwertige und überlegene Fata Morgana bei instabilen Luftbedingungen und kann dazu führen, dass Bilder von weit entfernten Objekten tanzen und verzerren.
