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신기루는 공기의 온도 차 때문에 일어납니다. 찬 공기층은 밀도가 크고 따뜻한 공기층은 밀도가 작은데, 밀도가 클수록 빛이 통과할 때 시간이 더 걸리게 되지요. 그래서 빛이 밀도가 서로 다른 공기층을 통과하는 과정에서 굴절돼 물체가 왜곡돼 보이는 것입니다. 따라서 신기루는 땅 위의 온도와 그 위 공기층의 온도 차가 많이 나는 뜨거운 사막이나 매우 추운 지역에서 잘 일어난답니다.

예를 들어 볼까요? 사막에서 자주 보이는 신기루 중에 '아래 신기루'라는 것 있어요. 물체가 거꾸로 보이는 것인데 다음과 같은 원리랍니다. 뜨거운 여름, 사막의 모래 위 공기는 그보다 높은 곳에 있는 공기보다 더 쉽게 뜨거워집니다.

나무 한 그루가 사막 위에 있다고 가정해 볼까요? 나무의 윗부분은 비교적 높은 밀도의 공기층인 데 비해 아래쪽은 지면 바로 위라 공기 밀도가 낮지요. 이때 밀도 차이에 의한 빛의 굴절 현상 때문에 멀리서 보면 똑바로 서 있는 나무와 바로 밑에 거꾸로 선 나무가 동시에 보이게 된답니다.