蜃気楼は、密度の異なる大気の中で光が屈折し、地上や水上の物体が浮き上がって見えたり逆さまに見えたりする現象。光は通常直進するが、密度の異なる空気があるとより密度の高い冷たい空気の方へ進む性質がある。蜃（大ハマグリ）が気を吐いて楼閣を描くと考えられたところから蜃気楼と呼ばれるようになった。温度の低い海面等によって下方の空気が冷やされ密度が高くなると、元となる物体の上方に蜃気楼が出現する。水平線（地平線）の下に隠れて見えない風景や船などが見える場合があり、通常ニュースなどで取り上げられる蜃気楼は、この上位蜃気楼を意味する場合が多い。
北海道別海町の野付半島付近や紋別市などでは、この対応の蜃気楼の一種として、四角い太陽が観測されることがある。四角い太陽は、気温が氷点下20度以下になった早朝、日の出直後の時間帯に、通常は丸く見える太陽が四角く見える現象である。