El espejismo es un efecto óptico producido por la refracción de la luz que nos hace ver cosas que en realidad no son reales. Cuando las capas de aire adquieren temperaturas diferentes, la densidad entre ellas también varía, de tal forma que cuando la luz solar las atraviesa produce un efecto óptico o espejismo.
Cuando introducimos un lapicero en un vaso de agua, dejando la mitad al aire, da la sensación de que el lápiz se ha doblado o quebrado en dos. El cambio de densidad entre los dos medios, el gaseoso y el líquido, provoca un cambio en la velocidad de la luz y produce este efecto óptico.

Existen varios tipos de espejismos. Los más comunes son los espejismos cálidos o inferiores. Se dan cuando el aire más cálido se encuentra directamente sobre la superficie terrestre. Pongamos como ejemplo una carretera. Al calentarse el asfalto por la constante incidencia del sol, produce un efecto que nos hace ver a lo lejos un reflejo, como si estuviera mojado. Lo mismo ocurre en los desiertos o en lugares donde la superficie terrestre está excesivamente caliente.

También existen los espejismos superiores. Se dan en situaciones de frío extremo, en que el aire más cercano a la superficie se enfría más que el aire de las capas superiores. En este caso el efecto óptico se refleja en la capa superior, reflejando una imagen invertida que llega desde abajo y que da la sensación de ver los objetos flotando en el aire. Este efecto elevado o superior ha sido en ocasiones de gran utilidad para encontrar objetos extraviados en las zonas árticas.