Le linee ondulate che compaiono sopra una griglia calda o una strada asfaltata in piena estate sono causate da un fenomeno chiamato rifrazione. La rifrazione è la flessione delle onde luminose e si verifica quando la luce passa tra sostanze con indici di rifrazione diversi, in questo caso aria fredda e aria calda. Poiché l’aria calda è meno densa dell’aria fredda, la luce accelera quando raggiunge una superficie calda e poi si curva di nuovo verso l’alto, facendo sì che lo spettatore veda un’immagine del cielo e la superficie appaia ondulata nel calore. Questo fenomeno è responsabile dei miraggi del deserto, poiché la rifrazione e il riflesso sembrano molto simili all’occhio umano e l’immagine rifratta del cielo dalla sabbia molto calda può sembrare il riflesso del cielo in una pozza d’acqua.
Il motivo per cui le cose sembrano ondulate al caldo, invece di apparire come un’immagine stabile del cielo, è che la temperatura dell’aria non è stabile. L’aria calda sale naturalmente, quindi quando l’aria fuoriesce dalla superficie calda, sale per un po’ prima di raffreddarsi rapidamente e affondare per essere nuovamente riscaldata. Questa costante miscelazione di aria calda e fredda produce vibrazioni, che si traducono in immagini rifratte dall’aspetto ondulato. Una strada che sembra ondulata con il caldo può essere pericolosa, in quanto può sembrare che acqua o olio siano stati versati sulla strada, quindi è importante guidare con cautela quando fa abbastanza caldo da far apparire i cosiddetti “miraggi autostradali”. La sabbia di un deserto è anche soggetta a miraggi, che i viaggiatori assetati possono notoriamente interpretare come un’oasi.
Quando le cose appaiono ondulate nel calore, il fenomeno è noto come miraggio inferiore, perché l’immagine vista è inferiore o inferiore all’oggetto reale, in questo caso il cielo. È anche possibile un miraggio superiore, in cui un’immagine appare sopra l’oggetto reale. Perché questo tipo di miraggio si verifichi, l’aria calda deve essere più alta nell’atmosfera rispetto all’aria fredda. Un esempio di miraggio superiore è la luce del sole che a volte si vede sopra l’orizzonte quando il sole stesso è sotto l’orizzonte.