当太阳光从密度较高的上层空气进入密度较低的下层空气时，由于光速的变化，光线发生折射，从而将远处的景象扭曲地投射到地面上。这种现象不仅限于沙漠，海面或江面上也会出现类似的景象。海市蜃楼是一种光学幻景，是地球表面物体反射的光通过大气折射而形成的虚像。这种现象被称为蜃景，其形成原理基于物理学中的光学折射定律。由于海面上暖空气与高空冷空气之间的密度差异，光线在不同密度的空气中折射率不同，导致远处的景象被扭曲地呈现。蜃景的形成与地理位置、地球物理条件以及特定时间的气象特点密切相关。气温的异常分布往往是大多数蜃景形成的必要条件。在沙漠中，由于沙石的快速升温，导致空气密度差异明显，从而容易形成这种光学现象。