Плотность горячего воздуха меньше, чем у холодного, помимо этого температура и состав воздуха, поднимающегося от костра неоднородны и изменяются во времени.
Коэффициент преломления среды зависит от ее плотности, значит для горячего воздуха он меньше.
Проходя через оптически неоднородную среду свет отклоняется от первоначального направления, поэтому предметы по другую сторону костра кажутся колеблющимися.