Ursache: heiße und kalte Luftschichten
Trifft ein Lichtstrahl von warmer auf kalte Luft, macht das Licht einen Bogen - so erscheint der Gegenstand näher. Die Obergrenze heißer Luft kann wie ein Spiegel wirken und entfernte Objekte in die Nähe übertragen. Für eine Luftspiegelung sind Luftschichten von unterschiedlichen Temperaturen verantwortlich. Die Schichten haben dabei nicht dieselbe Dichte. Die Dichte eines Stoffes ergibt sich aus der Anzahl der Atome in einem bestimmten Raum. So sind einige Stoffe bei normaler Zimmertemperatur flüssig. Sinken die Temperaturen, verfestigen sie sich. Der Stoff zieht sich zusammen, die Teilchen befinden sich enger beieinander - und somit erhöht sich die Dichte. Bei Erhitzung verdampfen viele Stoffe dann - sie werden gasförmig. Die Teilchen dehnen sich aus, schweben im Raum - und die Dichte nimmt ab.
Eine heiße Luftschicht hat also eine geringere Dichte als eine kalte. Daher kann ein Lichtstrahl warme Luft mit weniger Widerstand durchdringen. Stößt er auf die Grenzschicht, an der heiße und kalte Luft aufeinander treffen, wird er gebrochen und reflektiert. Scheint nun an besonders heißen Tagen das Wasser auf den Straßen zu stehen, dann liegt das daran, dass die unteren Luftschichten von der Sonne aufgeheizt wurden. Sie dehnen sich aus, treffen auf kältere Luft und werden gebrochen - denn die obere Luftschicht wirkt wie ein Spiegel. Wir sehen auf der Straße also nicht den dunklen Asphalt, sondern das Licht des hellen Himmels darüber, das reflektiert wurde.
Aus dem Nichts erscheinen Bäume und ganze Oasen
Befindet sich dagegen unten eine kalte Luftschicht und weiter oben eine heiße, ist der Effekt genau umgekehrt. Dies geschieht häufig über dem Meer. Gegenstände erscheinen nicht selten in die Luft gehoben. Das Flimmern entsteht durch Luftverwirblungen. Bekanntlich steigt heiße Luft nach oben - denken wir nur an einen Heißluftballon. Weiter oben vermischt sich die Luft mit kälteren Schichten. Kühlt sie ab, nimmt ihre Dichte wieder zu - und sie sinkt zurück zu Boden, um sich wieder zu erwärmen und nach oben zu steigen. So entstehen Luftverwirbelungen. Eine Totalreflektion kommt zustande, wenn es ganz windstill ist.
Trifft ein zurückgeworfener Lichtstrahl von einer warmen auf eine kalte Luftschicht, macht das Licht einen Bogen, um möglichst in der wärmeren Schicht zu bleiben - denn Dichte und somit auch Widerstand sind dort geringer. So erscheint dem Betrachter der Gegenstand, der das Licht zurückwirft, näher. Deshalb sehen wir auf dem heißen Asphalt häufig nicht nur "flimmerndes Wasser", sondern es scheinen sich auch die Autos darin zu spiegeln. Durch extrem aufgeheizte Unterschichten der Luft - wie in der Wüste - werden sogar weit entfernte Objekte in die Nähe übertragen. Wüstenvölkern erscheinen oft nicht nur Wasserflächen, dort können sich sogar umliegende Berge oder Bäume spiegeln.
http://www.helles-koepfchen.de/lichterscheinungen/luftspiegelung-fata-morgana.html