海市蜃楼是一种因光的折射和全反射而形成的自然现象。其形成原理主要包括以下几点：

折射：

当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。在海市蜃楼的形成中，地面附近的空气温度较高、密度较低，而上层空气温度较低、密度较高。远处物体反射的光线在从密度较大的空气进入密度较小的空气时，折射角会增大。

全反射：

当光线从光密介质（密度较大的空气）射向光疏介质（密度较小的空气）时，如果入射角增大到某一特定角度，光线将全部被反射回原介质，这种现象称为全反射。

大气温度差异：

海市蜃楼的形成与局部气候条件密切相关，尤其是大气温度的差异。在沙漠和海洋等开阔区域，由于地面和大气之间的温差，导致光线在不同密度的空气层之间传播时发生折射和全反射，从而形成虚幻的影像。

成像位置：

在沙漠中，由于地面空气温度高、密度小，上层空气温度低、密度大，远处物体的光线经过折射和全反射后，会成像在实际物体上方，形成正立的虚像。而在海上，情况则相反，海面附近空气温度低、密度大，上层空气温度高、密度小，成像在实际物体下方，形成倒立的虚像。

综上所述，海市蜃楼的形成是由于光线在不同密度的大气层中传播时发生折射和全反射，再加上大气温度差异的影响，导致远处物体的光线被“反射”到另一个位置，形成虚幻的影像。这种自然现象不仅令人叹为观止，还常常被误认为是仙境或神秘的存在。