Фата-моргана чаще всего наблюдается над ледяными поверхностями в полярных регионах из-за равномерной низкой температуры. 15

Это происходит во время температурной инверсии, когда поверхность земли или воды ниже линии обзора намного холоднее воздушной массы вверху. 4 У холодного воздуха более высокий показатель преломления, что приводит к тому, что дальние объекты на горизонте кажутся выше, чем на самом деле, или даже могут парить над поверхностью. 4

Однако иногда фата-моргана встречается и в пустынях, и над океанами, над озёрами — преимущественно в особенно жаркие дни. 1 Например, чаще всего это происходит утром, когда от земли поднимается пар, то есть воздух насыщен капельками воды. 5