При подходе к верхней границе нижнего слоя облачности, который был весьма рваный, с «языками» облаков, лётчики могли принять такой «язык» за неожиданно возникшее препятствие: летящий самолёт или шар-зонд. Строго говоря, нельзя исключить, что там действительно было какое-то препятствие, например, стая птиц. И хотя в процессе расследования установлено, что столкновения не было, но исключить сближение нельзя, что могло привести к резкому манёвру со взятием ручки на себя, выходу на закритические углы атаки и «сваливанию» самолёта.
Второй из возможных причин могло быть попадание в след пролетевшего самолёта. С конца крыла у каждого самолёта сбегают так называемые свободные, или концевые вихри. Лётчики хорошо знают, что при полёте строем, при дозаправке в воздухе одного самолёта другим нельзя попадать в сферу действия концевых вихрей летящего впереди самолёта. Иначе возникает столь мощное воздействие закрученного потока, что справиться с ним почтя невозможно: самолёт энергично кренится и «выбрасьгвается» из зоны вихревого движения воздуха, что может вызвать резкий крен и сваливание.
Ещё одной причиной выхода самолёта на за критические углы мог оказаться восходящий вертикальный поток воздуха, который при горизонтальном полёте увеличивает углы атаки. В условиях приближающегося в тот день холодного фронта исключать из рассмотрения подобные явления в атмосфере нельзя.
Могло иметь место сочетание двух каких-либо из указанных явлений, а может быть, и всех трёх. Когда не виден естественный горизонт, как в их полёте, пилотирование затруднено, и пространственная ориентировка ведётся только по приборам, в основном по авиагоризонту. Однако резкий манёвр, особенно если он сопровождался выходом на большие углы пикирования, мог привести к большим ошибкам в показаниях авиагоризонта АГИ-1. Это, безусловно, резко осложнило бы ситуацию. Правильно оценить своё пространственное положение лётчики смогли бы тогда только при выходе из облачности, то есть лишь на высоте около 500-600 метров. Однако для вывода самолёта из штопора или отвесного пикирования такого запаса высоты явно в достаточно.
Подводя итог всему сказанному, можно попытаться воссоздать следующую полного драматизма картину, разыгравшуюся на последней минуте полёта.
Доложив руководителю о выполнении упражнений в зоне и получив разрешение на возвращение, Гагарин после нисходящей спирали стал сразу же выполнять разворот. Обычно при таком манёвре происходит постепенное нарастание перегрузки, углов атаки, углов крена.
