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事实上，光在同一种介质中传播，比如空气，也有可能发生偏折。因为空气的温度和湿度不同，密度会变得不一样，从而导致折射率也不一样。密度越大的空气，折射率越高，反之亦然。
如果下层空气较冷，并且湿度更大，那么，地面上的物体反射出的光在空气中穿行时，就会被不断向下偏折，甚至会被偏折到远方的地面上。原本看不见地平线下方的物体，随着光线不断被偏折到观察者的眼睛里，于是就能看到远方物体，这就是海市蜃楼的原理。
由于人眼总是认为光沿着直线传播，我们自然而然地就会认为物体是在光线的反向延长线上，所以海市蜃楼通常会出现在天边或者天空中。并不像有些人认为的那样，天空中出现了时空裂缝。
不过，海市蜃楼的原景确实不大好找，但这并不是因为原景不在现实中，而是因为经过光的折射后，蜃景通常显得十分模糊，只能看个大致轮廓，较难辨认出处。
洪泽湖曾出现过海市蜃楼，其中出现了多座古建筑物，同时也有现代建筑物。经过建筑物轮廓的对比，此次海市蜃楼的原景就在附近，每个蜃景都能找到原景。
对于此次邢台海市蜃楼，蜃景看起来像空中楼阁，或者说像个多层亭子，整体细节还是非常明显，飞檐隐约可见。经过辨认，这其实就是附近公园里的亭子，所以此次海市蜃楼的原景很容易就找到了。
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