Det optiske fænomen kaldes mirage forekommer naturligt, og det er som følge af bøjning af lysstråler for at skabe et fordrevet billede af enten fjerne objekter eller himlen. Begrebet er oprindelse i fransk ordmirage og latin mirari som oversætter til "At undre sig over" or "at se på." Mirages falder enten i de overordnede, underordnede eller "Fata Morgana" kategorier. En mirage kan fanges på kameraet, da det er et reelt optisk fænomen.
Inferior Mirage
Den ringere mirage forekommer almindeligvis i ørkenen, og det fremstår som en vandkrop i afstand. Miraklen betegnes som ringere, da den ligger under det virkelige objekt. Objektet, i dette tilfælde, er den blå himmel eller et andet fjernt objekt i samme retning. Miraket fører observatøren til at se et lyst og blåt område på land i det fjerne. Lysstrålerne, der stammer fra et fjernt objekt, bevæger sig gennem næsten samme luftlag, og de er også bøjet over næsten samme mængde. Stråler, der rejser fra toppen af genstanden, vil således nå lavere end strålerne fra bunden. Billedet er normalt op og ned, hvilket gør det til at se ud som himlenes image er en vandpølle, der tjener som spejl. Inferior billeder er heller ikke stabile. Det er karakteristisk for varm luft at stige og køligere luft, derimod at nedstige, hvilket får lagene til at blande og turbulens fremkommer. Billedet vil efterfølgende blive forvrænget i overensstemmelse hermed, og det kan være vandret eller lodret udvidet eller vibrerende. Flere temperaturlag kan forårsage, at nogle mirages blander op med at skabe dobbeltbilleder. Den falske vand eller hot-road mirage er et almindeligt eksempel på denne type mirage. Inferior mirages kan også forekomme over søer eller oceaner i kraft af at de er omfattende og flade. IJsselmeer- og Markermeer-søerne er nogle af de vandkroppe, hvor dårlige mirages er almindelige.
Heat Haze
Varmeblod er en slags undervurderet mirage, der observeres, når objekter ses gennem varmluft. Dette fænomen, også kaldet varmeskumringen, kan ses ved at se genstande gennem udstødningsgasser udvist af jetmotorer eller over den opvarmede asfalt. Konvektion bidrager til variationen i luftens temperatur, mens variationen mellem den opvarmede luft ved vejens overflade og den hede kulde herover resulterer i en gradient i luftens brydningsindeks. Der opstår efterfølgende en sløret simmeringseffekt, som påvirker evnen til at løse objekter. Denne effekt øges, når det pågældende billede forstørres ved hjælp af teleskoplinser eller et teleskop. Lys fra himmelen i en lille vinkel mod himlen brydes almindeligvis af indeksgraden for at se ud som himlen afspejles af vejens overflade. En persons sind overholder denne forekomst som en vandkrop på vejen, fordi vandet også afspejler himlen, men denne illusion forsvinder, når personen kommer nærmere. Hvis vejen er tarmacked, ser det ud til, at vand eller olie er spildt. Asfalt og sand kan blive ekstremt opvarmet, hvis de udsættes for solen, der letter udviklingen af en mirage.
Superior Mirage
I modsætning til den ringere mirage forekommer den overlegne, når et objekts billede vises over det bestemte objekt. Fænomenet observeres, når luften under synslinien er koldere i forhold til luften over den. Denne forekomst betegnes som temperaturinversion, da eksistensen af kold luft under varm luft er en afvigelse fra atmosfærens normale temperaturgradient. Disse typer af mirages er sjældnere end ringere mirages, og de er mere stabile, da kold luft ikke rejser opad, og varm luft går ikke normalt ned. Overordnede mirages forekommer almindeligvis i polare områder, især over massive isark, der bærer en ensartet lav temperatur. Når miragerne vises på mere moderate breddegrader, har de en tendens til at være svagere og mindre stabile og glatte. En overlegen mirage kan vises på hovedet eller højre opad afhængigt af temperaturgradienten og afstanden til det sande objekt. Miragen observeres ofte som en forvrænget blanding af både op og ned dele. Mirages kan have en slående virkning på grund af jordens krumning. Lysstråler kan flytte store afstande, hvis deres nedadgående bøjningskurve er næsten den samme som Jordens krumning. Selv om dette fænomen først blev observeret i 1596 hos Novaya Zemlya, blev det ikke forklaret videnskabeligt indtil 20th century. For hver 69.05 miles kan lysstråler bevæge sig parallelt med jordens overflade, og solen vises 1 grader højere i horisonten. Inversionslaget bør dog have den rette temperaturgradient over den samlede afstand for arrangementet at være muligt. På samme måde kan skibe, der er så langt væk, vises oven over eller endda i horisonten som overlegne billeder, selvom de ikke bør ses over den geometriske horisont.
Fata Morgana
Betegnelsen Fata Morgana er en italiensk oversættelse tegnet af Morgan le Fay, der beskrives som en form-skiftende eventyr i legenden og som den halvsøster af King Arthur. Ordet bruges til at beskrive et komplekst overlegen mirage, der danner sammen med alternativer af komprimerede såvel som strakte zoner, inverterede billeder og oprejsende billeder. Denne mirage er også kendt for sin hurtige skiftende evne. En Fata Morgana forekommer almindeligvis på kolde dage i polare områder, i ørkenområder og over søer og oceaner samt på varme dage. For at denne mirage skal forekomme, skal temperaturinversionen have tilstrækkelig styrke, således at krumningen af lysstrålerne i den er stærkere i forhold til jordens krumning. Strålerne vil bøje og danne bue, og observatøren skal være inden for en atmosfærekanal for at se miragen. Fata Morgana kan skifte fra en overlegen til en ringere mirage i løbet af få sekunder afhængigt af de konstant skiftende atmosfæriske forhold. Et kamera fanget 16 rammer af Stillehavets Farallonøer, som ikke er synlige på havniveau under normale forhold, da de ligger under horisonten på en enkelt dag. De første 14-billeder afspejler vekselstrækninger af strakte og komprimerede zoner, som er karakteristiske for en Fata Morgana, mens de sidste to rammer blev fanget omkring solnedgang, da miragen ikke var så kompleks. Billedforvrængningerne og bøjningen af lys kan skabe slående resultater.
