Фата Моргана е уникален природен феномен в атмосферата, представляващ рядка и сложна форма на мираж. При този оптичен феномен в тясна ивица над хоризонта се виждат различни изображения на обекти, лежащи далече зад него. Получените изображения и картини се променят като кадри във филм и са силно изкривени.
Фата Моргана възниква, когато няколко редуващи се слоя въздух с различна плътност се образуват в долните слоеве на атмосферата поради температурни разлики. Те са в състояние да дават огледални отражения. И именно в резултат на отражението (както и пречупването) на лъчите реално съществуващите обекти дават няколко изкривени изображения на хоризонта или над него.
Те се припокриват частично и бързо се заменят един с друг. Тъй като слоевете въздух отразяват реални обекти, които са отвъд хоризонта, при Фата Моргана можете буквално да погледнете отвъд хоризонта.
При тихо време слой от много по-топъл въздух може да се охлади в по-студен, по-плътен въздух, образувайки атмосферен канал, който действа като пречупваща леща, произвеждайки поредица от обърнати и вертикални изображения. Фата Моргана изисква канал, една единствена термична инверсия не е достатъчна, за да създаде такъв мираж. Въпреки че термичната инверсия често възниква без наличието на атмосферен канал, атмосферният канал не може да съществува без първата термична инверсия.
За да се генерира феноменът на Фата Моргана, топлинната инверсия трябва да е достатъчно силна, така че кривината на светлинните лъчи вътре в инверсионния слой да е по-силна от кривината на Земята. При тези условия линиите се огъват и създават дъги. Наблюдателят трябва да е вътре или под атмосферния канал, за да може да види Фата Моргана.
Фата Моргана може да се наблюдава от всяка височина в земната атмосфера, от морското равнище, до планинските върхове и дори от въздушна гледка. Явлението може да се види на сушата или в морето, в полярните региони (най-често) или в пустините. В полярните региони феноменът Фата Моргана се случва в относително студени дни. Но в пустините, над океаните и над езерата Фата Моргана може да се наблюдава дори в горещи дни. Може да включва почти всякакъв вид отдалечени елементи, включително лодки, острови и брегови линии.
Въпреки че Фата Моргана понякога се прилага за други, по-често срещани видове миражи, истинската Фата Моргана се различава от обичайния "висш мираж" (възниква, когато въздухът под зрителното поле е по-студен от въздуха над него) и "долен мираж" (наричан "долен", защото миражът е под реален обект и изглежда като далечно водно тяло в пустинята). Миражът Фата Моргана значително изкривява обекта/обектите, върху които се базира, често до точката, в която обектът става напълно неузнаваем.
Тези миражи са кръстени на героиня от бретонския епос, чието име е Морган-ле-Фей, а фата Моргана е името ѝ на италиански. Тя е полусестра и в същото време любовница на крал Артур. Основният дар на феята Моргана е изцелението.
Според легендата любовта и била отхвърлена и от мъка Фата Моргана се установила в кристален дворец на морското дъно и започнала да мами моряците с призрачни видения. Феноменът е кръстен на нея от убеждение, че тези миражи, често срещани в протока на Месина, са магически замъци във въздуха или фалшиви земи, създадени от нейното магьосничество, за да примамват моряците.
