Для начала узнаем, что же такое мираж. Мираж - оптическое явление в атмосфере: преломление потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха. Для наблюдателя такое явление заключается в том, что вместе с реально видимым отдалённым объектом также видно и его отражение в атмосфере.
Океанские миражи делят на два вида: нижний и верхний.
Нижний заключается в том, что наблюдается при вертикальном градиенте температуры над перегретой ровной поверхностью, часто пустыней или асфальтированной дорогой. Мнимое изображение неба создаёт при этом иллюзию воды на поверхности. Так, на уходящей вдаль дороге в жаркий летний день видится лужа.
Отличие верхнего миража от нижнего заключается в том, что он наблюдается над холодной поверхностью при инверсном распределении температуры. Верхние миражи видны в целом реже, чем нижние, но чаще бывают более стабильными, поскольку холодный воздух не имеет тенденции двигаться вверх, а теплый — вниз.
Верхние миражи могут иметь поразительный эффект за счет кривизны Земли. Если изгиб лучей схож с кривизной Земли, лучи света могут перемещаться на большие расстояния, в результате чего наблюдатель видит объекты, находящиеся далеко за горизонтом. Это наблюдалось и было задокументировано первый раз в 1596 году, когда корабль Виллема Баренца в поисках Северо-восточного прохода застряло во льдах на Новой Земле.
Таким же образом, корабли, находящиеся на самом деле так далеко, что они не должны быть видны над горизонтом, могут появиться на горизонте, и даже над горизонтом, как верхние миражи. Это может объяснить некоторые истории о полетах кораблей или прибрежных городов в небе, как описано некоторыми путешественниками.
Фата-Моргана
Сложные явления миража с резким искажением вида предметов носят название Фата-моргана. Фата-моргана (итал. fata Morgana — фея Моргана, по преданию, живущая на морском дне и обманывающая путешественников видениями) — редко встречающееся сложное явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые объекты видны многократно и с разнообразными искажениями.
Броккенский призрак
Броккенский призрак появляется, когда Солнце светит из-за альпиниста, смотрящего вниз с хребта или пика в туман. Тень альпиниста идёт сквозь туман, часто принимая причудливые угловатые очертания, вызванные перспективой. Кроме того, тени попадают на капли воды, находящиеся на различных расстояниях от глаз, что нарушает восприятие глубины.
Броккенский призрак зачастую окружён светящимися кольцами разного цвета — глорией. Они появляются прямо напротив Солнца, когда солнечный свет отражается от облаков, состоящих из капель воды одинакового размера, вследстиие рефракции света, по сути являясь разновидностью радуги.
Теперь ответим на вопрос, почему же в океане миражи встречаются чаще, чем в пустыне? Причиной этому является разность плотности воды и воздуха, в океане вода и воздух более плотны, поэтому переходя из одной среды в другую - из менее плотного воздуха в более плотную воду, лучи света преломляются, изменяют прямолинейный путь, причем отклоняясь в сторону более плотной среды.