Нижний мираж возникает из-за полного отражения света в слоях воздуха, нагретых солнцем. Песок на поверхности пустыни сильно нагревается и передает тепло нижним слоям воздуха, делая их значительно горячее и менее плотными, чем верхние слои.
Когда лучи света, идущие от удаленных объектов (например, неба или предметов на горизонте), достигают этих сильно нагретых нижних слоев воздуха, они испытывают полное отражение и направляются к наблюдателю, находящемуся на земле. Поскольку свет идет от неба или горизонта, наш мозг воспринимает его как отражение от поверхности, создавая иллюзию водной поверхности или перевернутого изображения предмета.