海市蜃楼是一种因光的折射和全反射而形成的自然现象。它的形成原理主要涉及以下几个方面：
气温梯度：
当太阳照射地面，使得地面温度上升，形成气温梯度。这种温度差异导致空气密度的变化，从而影响光线的传播方向。
折射：
光线在不同密度的介质中传播时，其传播方向会发生改变，这种现象称为折射。在海面上，由于空气的温度和密度随高度变化，当光线穿过这些不同密度的空气层时，就会发生折射。
全反射：
当光线从光密介质（如冷空气）射向光疏介质（如热空气）时，如果入射角足够大，折射光线会消失，全部光线都被反射回原介质，这就是全反射。在特定的大气条件下，光线在不同密度的空气层之间传播时可能会发生全反射，使得远处的物体或景象被“反射”到另一个位置，形成海市蜃楼。
水汽含量：
水汽含量是影响折射率的重要因素。靠近海面的空气由于海水温度较低且水蒸汽潮湿，折射率较大，而上方的空气因受日照影响温度较高，折射率较小。这种折射率的变化有助于形成海市蜃楼。
气象条件：
海市蜃楼的发生与天气形势、气象条件、地理位置、地球物理等有密切联系。通常，海市蜃楼出现的前一天会有明显的降水、降温天气，气温普遍比之前一天明显偏低。
地理位置：
海市蜃楼常在海上、沙漠、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方出现。这些地方的地表温度差异大，空气密度分布不均，有利于海市蜃楼的形成。
综上所述，海市蜃楼的形成是多种因素共同作用的结果，包括气温梯度、空气密度变化、水汽含量、气象条件以及地理位置等。当这些条件满足时，远处的物体或景象就可能会在空中或“地下”形成虚像，导致海市蜃楼的出现。