太陽の奇跡
ポール・シモンズは「Weather Secrets of Miracle at Fátima」と題された記事の中で、ファティマでの光学的効果のいくつかがサハラ砂漠からの砂嵐によって引き起こされた可能性はあり得ると述べている。
科学的懐疑主義者で研究者のジョー・ニッケル(英語版)は、ファティマで報告された「踊る太陽」の現象は、「太陽が薄い雲に透けていたので銀色の円盤のように見えたというような、光学的効果と気象現象を含む要因の組み合わせである。その他には、異なる密度をもった雲が次々と通り過ぎることで太陽の像が増光と減光を交互に繰り返し、太陽が前後に進むように見えた、もしくは大気中の塵や水滴が太陽光を屈折させた結果、多様な色を出現させたという可能性がある。」と記している。しかし、ホセ・マリア・デ・アルメイダ・ギャレット博士は、「霧から透けて見える太陽と見間違われる可能性は無い(その時には霧は無かった)」と意見を述べている。また、ニッケルは、異常な視覚効果は太陽の強力な光を見つめたことによる網膜の一時的な障害、もしくは、比較的よく見られる大気光学現象である幻日によって引き起こされた という可能性も示唆している。また、ニッケルは、1988年のテキサス州ラボックでの聖母の出現(英語版)、1992年のコロラド州ゴールデンのマザー・カルビニ聖堂、1990年代前半のジョージア州コンヤーズのような聖母の出現が報告されている場所に、信心深い見物人たちが「何かしらの奇跡的現象を全面的に期待して」頻繁に来ることに注目し、目撃者たちは心理的に暗示がかかりやすかったという点も強調している。
またマクルーアは、彼が過去10年に彼が行った調査の中で、これほど矛盾する説明が集められた事例は見たことがないとも述べている。
神学者のリサ・J・シュウェーベルは、これが奇跡であるという主張には問題が多いと述べている。「居合わせた全員が現象を目撃したわけではなく、それに加え彼らが実際に見たものに関する証言にはかなりの矛盾がある」とシュウェーベルは述べている。また、「現地には何百もの報告者や写真家がいたにもかかわらず」、主張されている太陽の現象の信頼できる写真が存在しない、そして、本物として頻繁に登場する1枚の写真は、実際には「1917年以前に別の場所で撮られた日食の写真である」とシュウェーベルは意見を述べている。
ファティマでの目撃者たちを集団的に欺くことは不可能だった、また、現象は神の介在により離れた場所からは目撃できなかった と論じるピオ・スカティッチ神父の説明のような超自然的説明は、現象に居合わせた者たちは間違いなく自分たちの感覚によって欺かれていた、もしくは、彼らは局地的な自然現象を体験した可能性があると主張する批判者たちによって退けられてきた。
ルーヴァン・カトリック大学の物理学教授であるオーギュスト・ミーセンのように、人間の眼球によって生じる視覚的効果が、報告されている現象の説明になり得ると言う者もいる。ミーセンは2003年の国際シンポジウム「Science, Religion and Conscience」にて、聖母の出現と「太陽の奇跡」についての彼の分析を発表した。