เส้นหยักที่ปรากฏอยู่เหนือเตาย่างร้อนหรือถนนยางมะตอยในช่วงกลางฤดูร้อนนั้นเกิดจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการหักเห การหักเหคือการโค้งงอของคลื่นแสงและเกิดขึ้นเมื่อแสงผ่านระหว่างสารที่มีดัชนีการหักเหที่แตกต่างกัน - ในกรณีนี้อากาศเย็นและอากาศร้อน เนื่องจากอากาศร้อนมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศเย็นแสงเร็วขึ้นเมื่อถึงพื้นผิวที่ร้อนแล้วโค้งขึ้นไปด้านหลังทำให้ผู้ชมเห็นภาพท้องฟ้าและพื้นผิวที่เป็นคลื่นในความร้อน ปรากฏการณ์นี้มีหน้าที่เกี่ยวกับปาฏิหาริย์ในทะเลทรายเนื่องจากการหักเหและการสะท้อนมีลักษณะคล้ายกับดวงตามนุษย์มากและภาพที่หักเหของท้องฟ้าจากทรายที่ร้อนมากสามารถมีลักษณะเหมือนการสะท้อนของท้องฟ้าในแอ่งน้ำ
เหตุผลที่สิ่งต่าง ๆ ดูเป็นคลื่นในความร้อนแทนที่จะปรากฏเป็นภาพคงที่ของท้องฟ้าคืออุณหภูมิของอากาศไม่คงที่ อากาศร้อนจะเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติดังนั้นเมื่ออากาศหลุดออกจากพื้นผิวร้อนมันจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยก่อนที่จะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วและทำให้ร้อนอีกครั้ง การผสมอากาศร้อนและเย็นเข้าด้วยกันอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดการสั่นสะเทือนซึ่งแปลเป็นภาพหักเหที่ดูเป็นคลื่น ถนนที่มีลักษณะเป็นคลื่นในความร้อนอาจเป็นอันตรายได้เนื่องจากอาจมีน้ำหรือน้ำมันรั่วไหลบนถนนดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องขับรถอย่างระมัดระวังเมื่อมันร้อนพอที่จะเรียกว่า "ภาพลวงตาบนทางหลวง" ทรายในทะเลทรายก็มีแนวโน้มที่จะสร้างความมหัศจรรย์เช่นกันซึ่งนักเดินทางที่กระหายน้ำสามารถตีความได้ว่าเป็นโอเอซิส
เมื่อสิ่งต่าง ๆ มีลักษณะเป็นคลื่นในความร้อนปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันในนามของ ภาพลวงตาที่ด้อยกว่า เพราะภาพที่เห็นนั้นด้อยกว่าหรือต่ำกว่าวัตถุจริงในกรณีนี้ท้องฟ้า ภาพลวงตาที่เหนือกว่า ก็เป็นไปได้เช่นกันซึ่งภาพจะปรากฏเหนือวัตถุจริง เพื่อให้เกิดปาฏิหาริย์ประเภทนี้อากาศร้อนจะต้องสูงกว่าในบรรยากาศมากกว่าอากาศเย็น ตัวอย่างของภาพลวงตาที่เหนือกว่าคือแสงอาทิตย์ที่บางครั้งเห็นเหนือเส้นขอบฟ้าเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใต้ขอบฟ้า
