Se trata de una ilusión óptica que, bajo ciertas condiciones favorables, puede adquirir un tinte espeluznante o sobrenatural, dependiendo de la psicología particular del observador. Este peculiar fenómeno fue descrito por primera vez en 1780 por el naturalista alemán Johann Silberschlag:
"Si la sombra de un observador se proyecta sobre una nube o niebla, la imagen no se reflejará en una superficie sólida, sino en cada gota de agua de la bruma. Como resultado, el cerebro sobreestima su tamaño, ya que los movimientos del aire desplazan la figura, incluso si el observador permanece inmóvil. Este nuevo ‘ser’ también puede flotar sin contacto visible con el suelo. Las condiciones físicas de la montaña —el aire fresco y húmedo, el silencio y la falta de referencias visuales debido a la ausencia de montañas vecinas— refuerzan la impresión subjetiva de la aparente existencia de un fantasma."
Es la propia imagen del observador la que se proyecta en la niebla, en dirección opuesta al sol (sol-objeto-espectro), pero enormemente magnificada y distorsionada, lo que le confiere un aspecto gigantesco y aterrador. El efecto del fantasma de Brocken puede observarse principalmente en zonas montañosas o en niebla iluminada por faros de automóviles. El anillo brillante que rodea la figura se denomina aureola o gloria, y se produce por la retrodispersión de la luz en las gotas de agua, similar a un arcoíris.
En la obra cumbre de Johann Wolfgang von Goethe, Fausto, se narra que el protagonista asciende a las montañas de Harz durante la Noche de Walpurgis —una festividad de origen germánico asociada a ritos paganos, similar al Halloween anglosajón—. Al llegar a la meseta de Hexentanzplatz (que se traduce literalmente como «plaza de baile de las brujas»), Fausto queda aterrado al contemplar su propio espectro de Brocken, una ilusión óptica vinculada a la leyenda.
