海市蜃楼是一种折射现象导致的光学幻景，通常出现在沙漠中。这种现象的产生是由于沙漠地表在强烈日照下迅速升温，导致空气温度分布不均，形成下层热上层冷的状况。由于空气的传热性能较差，沙漠上空的垂直气温差异显著，导致空气密度分布不均。当光线从密度较高的空气层进入密度较低的空气层时，光线的速度发生变化，发生折射。这种折射现象使得远处的物体（如绿洲）的光线经过折射后，能够弯曲进入观察者的视线，从而产生一种看似物体近在咫尺的错觉。
具体来说，海市蜃楼的形成涉及以下几个步骤：
温度梯度：
沙漠地表在强烈日照下迅速升温，形成下层热上层冷的温度分布。
空气密度变化：
由于空气传热性能差，沙漠上空的空气密度分布不均，下层空气密度小，上层空气密度大。
光线折射：
当光线从密度大的空气层进入密度小的空气层时，光线的速度发生变化，发生折射。
视觉错觉：
折射后的光线进入观察者的眼睛，由于人眼总是感知到直线方向的物体，所看到的物体位置发生偏移，形成视觉上的错觉。
海市蜃楼是一种非常壮观且神秘的自然现象，它不仅给沙漠中的旅行者带来惊喜，也是光学和气象学中的一个有趣现象