Por ocasião de cada uma das aparições, elevava-se no espaço, junto da azinheira sagrada, na Cova da Iria, uma tênue nuvem de fumo semelhante à que costuma produzir a combustão do incenso nos atos litúrgicos realizados no interior dos templos. Este fenômeno, verdadeiramente extraordinário, foi observado por um grande número de testemunhas, mesmo no mês de agosto, em que a autoridade administrativa reteve os videntes, para que eles não pudessem ir ao local das aparições.
Um ilustre professor jubilado de astronomia na Universidade de Coimbra, recentemente falecido, o Dr. Gonçalo Xavier de Almeida Garret, num interessante opúsculo que publicou com o título de 'Fátima' e o subtítulo de 'A miraculosa nuvem de fumo', diz que este fato, ao qual talvez se tenha ligado mediana atenção, é todavia importantíssimo e naturalmente inexplicável, e pode e deve servir de elemento de prova da realidade das aparições na Cova da Iria. Na sua autorizada opinião, era um fenômeno físico-químico, independente da ação nervosa do organismo humano.
No dia treze de outubro, durante a última aparição, a nuvem de fumo tornou-se visível a grande distância e da estrada distrital distinguia-se com a mais perfeita nitidez. Parecia sair da azinheira, envolver os videntes e elevar-se a uma altura superior a seis metros, ocupando uma área de cerca de seis metros quadrados. Entre a grande multidão de pessoas que nesse dia concorreram a Fátima, estiveram pessoas conhecidas e de toda a confiança, que atestam não se ter feito lume algum nesse local que pudesse originar a nuvem de fumo.
Não consta que, em tempo algum, antes ou depois das aparições até ao presente, houvesse a manifestação da nuvem de fumo, no sítio da Cova da Iria, a qualquer hora. Este fenômeno foi concomitante com as aparições em dias e horas determinados. Segundo a opinião de professores de ciências naturais das Universidades de Coimbra e do Porto, que foram consultados, só podia ser produzido casualmente por uma evaporação ou combustão incompleta, mas não em dias e horas prefixos. O Dr. José Maria de Proença de Almeida Garrett diz o seguinte acerca deste fenômeno:
'Devia ser uma e meia (treze e meia) quando se ergueu, no local preciso onde estavam as crianças, uma coluna de fumo, delgada, tênue e azulada, que subiu direita até dois metros talvez, acima das cabeças para nesta altura se esvair. Durou este fenômeno, perfeitamente visível a olho nu, alguns segundos. Não tendo marcado o tempo da duração, não posso afirmar se foi mais ou menos de um minuto. Dissipou-se bruscamente o fumo e, passado algum tempo, voltou a repetir-se o fenômeno uma segunda e uma terceira vez. Das três vezes e sobretudo da última, destacaram-se nitidamente os postes esguios na atmosfera cinzenta. Dirigi para lá o binóculo. Nada consegui ver além das colunas de fumo, mas convencido fiquei de que eram produzidas por algum turíbulo, não agitado, em que se queimava incenso. Mais tarde, pessoas dignas de fé afirmaram-me que era de uso produzir-se o acontecimento no dia treze dos cinco meses anteriores e que, nesses dias, como neste, nunca ali se queimara nada nem se fizera fogo'.
No inquérito paroquial, a primeira testemunha, Jacinto de Almeida Lopes disse que, no dia treze de outubro de mil novecentos e dezessete, 'viu, por cima do povo, que rodeava a carrasqueira, diversas vezes, elevarem-se do solo pequenas nuvens de fumo ou que lhe pareciam de fumo – semelhante ao fumo dum turíbulo em ocasião de incensação ou ao fumo de cigarros. Julgou a princípio, porque se achava afastado da carrasqueira, onde via o fumo, que era alguém que ali estava a fumar ou a fazer uma fogueira para se aquecer, mas depois veio a averiguar que ali não havia lume de espécie alguma'.
Sobre o mesmo assunto, depôs uma segunda testemunha, Manuel Gonçalves Júnior, dizendo que 'em treze de outubro do referido ano, à hora designada pelas crianças para a aparição, depois de ter cessado a chuva, viu elevar-se por várias vezes, saíndo da carrasqueira, uma espécie de fumo semelhante ao fumo de incenso em ocasião de incensação, ouvindo dizer às pessoas que estavam a seu lado que era fumo de cigarro ou de fogueira, mas a ele só lhe parecia o fumo igual ao da incensação, não lhe constando que naquela ocasião houvesse ali fumadores ou fogueira de qualquer espécie'.
(Documentação Crítica de Fátima - Seleção de Documentos 1917 - 1930)
