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由于彼此了解相距很近，双方都打算用水面舰只进行夜袭。双方又都认为那太冒险了。于是在夜间，他们又一次地分道前进了。8日早晨，有利的气候条件颠倒过来了。日本人现在有了低云层的掩护，而弗莱彻的舰队却在晴空万里的海面上。捉迷藏的游戏又重新开始了。八时三十八分，从“莱克辛顿”号起飞的一架侦察飞机终于发现了敌踪，大约在同时，一个截获的信号明白地表示敌方也发现了美国航空母舰。
一场双方势均力敌的大战开始了。
上午九点以前，美国派出一支由八十二架飞机组成的攻击部队，到九时二十五分，已全部升空向目标飞去。大约在同时，日本也派出了同样的攻击部队，由六十九架飞机组成。
美国的攻势约在十一时左右展开，而日方攻势则在大约二十分钟之后。到十一时四十分，战斗全部结束。目标附近的低云层使美国机群遭到困难。当他们找到目标时，敌方一艘航空母舰立即驶入浓雾阵雨之中寻求掩护，因此，全部飞机向另一艘航空母舰进攻；“翔鹤”号被三枚炸弹击中，发生大火，但是它遭到的损坏不像看起来那么严重。虽然目前失去了战斗力，“翔鹤”号仍然还能驶返国内进行修理。“瑞鹤”号则未遭到任何损坏。
在同时，日本机群在万里晴空中向“约克顿”号与“莱克辛顿”号展开攻击。由于杰出的操纵，“约克顿”号躲开了几乎所有的攻击，但是，却遭到没有命中而落在附近的炸弹的损害。一枚炸弹造成严重的伤亡，并且起火。不久，大火即被扑灭，该舰作战能力几乎未受影响。不太灵活的“莱克辛顿”号就没有这样的幸运了，它被两三枚炸弹与两个鱼雷击中。战斗过后，它已发生大火，左舷倾斜，三个锅炉室被海水淹没。由于英勇的行动，大火被扑灭了，倾斜也纠正了，不久，该舰已能以二十五海里的时速航行。这是历史上第一次航空母舰猛烈的对抗战，根据战后估定，双方损失的飞机：
美国三十三架；日本四十三架。
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假如珊瑚海的事件到此结束，美国显然占了上风。他们击沉轻型航空母舰“翔凤”号，重创“翔鹤”号，并使企图进攻莫尔斯比港的军队折回原处。他们自己的两艘航空母舰似乎仍然完整无缺，到目前为止仅有的损失是一艘舰队油船与伴随它的驱逐舰，它们是在一天前被日本航空母舰击沉的。
但是，现在一个不幸突然向他们袭来。在战斗结束一个小时以后，“莱克辛顿”号由于内部爆炸而产生激剧的震动，下部船舱开始起火，并且一再蔓延终至无法收拾。奋力抢救亦属无效，当日傍晚，在没有继续造成伤亡的情况下开始弃船，然后由一颗美国鱼雷把它击沉。此时双方皆自珊瑚海撤出，而且，双方都宣扬自己获得了胜利。日本方面用刺耳的词句宣传说，不仅弗莱彻海军上将的两艘航空母舰被击沉了，另外还有一艘战列舰和一艘巡洋舰也被击沉。但是，在战役之后，他们本身的行动与这种信念并不一致。尽管通向莫尔斯比港的路线此时已经对他们敞开，他们却延迟到7月才向那里推进。到那时，整个形势变了，他们放弃了原有的方针，改成从新几内亚的基地由陆路推进。这些日子标志了日本沿海路向澳大利亚推进的限度。
在美国方面，保存他们的航空母舰实力是极为必要的。尼米兹海军上将已经了解到北方即将发生更大的事件，而这个事件又需要他全部的力量。他对于目前阻止日本人进入珊瑚海地区非常满意，并且立刻把他的全部航空母舰召回珍珠港，包括“企业”号与“大黄蜂”号，然后兼程前去参加弗莱彻的舰队。同时，非常机智地在中途岛战役结束之前隐瞒了“莱克辛顿”号损失的消息，因为，日本人显然不了解真实的情况，正在暗中摸索，探求情报。
这次遭遇战所产生的影响与其战术上的重要性不成比例。就战略上而言，这是美国与日本交战以来第一次可喜的胜利。像这样的海战，从前是没有见过的。这是水面舰只没有互相开炮的第一次海战。它使战争的机会与危险达到了一个新高度。这个消息传遍了全世界，产生了振奋人心的影响，给澳大利亚、新西兰与美国带来了莫大的安慰和鼓舞。以重大代价换来的战术教训，不久在中途岛战役中应用，得到杰出的战果。中途岛战役的序幕正在开始。
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向珊瑚海进军仅仅是日本更加野心勃勃政策的开始阶段。甚至当这个开始阶段正在进行的时候，日本海军总司令山本就准备攻占中途岛及其机场，在中太平洋与美国势力一较长短，从这个岛屿可以威胁或者征服东面一千哩的珍珠港。
在同时，由一支牵制部队前往占领阿留申群岛西部优越的据点。经过仔细安排行动时间，山本希望首先把美国舰队引到北面去应付对阿留申群岛的威胁，因此，让他能无阻地把主力投入中途岛的战斗，到美国能够对这个岛屿进行大举干预时，他就希望占领中途岛，并且准备迎击强大的反击。中途岛对美国极为重要，它是珍珠港的前哨，由于这些动向，将会引起一场不可避免的大会战。山本自信能够迫使对方参与一次决定性的战斗，而且，由于他有压倒的优势，尤其是在高速战列舰方面，他就极有机会歼灭敌人。这就是告诉他的部下南云海军大将的概括计划。不过，全部计划的关键在于尼米兹海军上将能否进入圈套，而且，也在于他本身会不会遭到突然袭击。
然而，美国指挥官却是积极而机警的。他的情报部门使他消息非常灵通，甚至连预计的进行袭击的日期都知道。尽管进攻中途岛的计划，可能是用来掩饰攻击阿留申群岛的，从而使它可能转向美洲大陆前进。不过中途岛总是比任何地方更有可能遭到更大的危险，因此，朝这个方面展开他的力量，他是从来没有犹豫过的。他的主要忧虑是，他的航空母舰怎么也比不上南云的四艘战斗经验丰富的航空母舰，它们从珍珠港至锡兰一直取得杰出的战功。南云舰队中另外两艘已转向珊瑚海，并且有一艘受伤；在另一方面，尼米兹损失了“莱克辛顿”号，“约克顿”号失去了战斗力，“萨拉托加”号修复之后还没有重新加入他的舰队，“黄蜂”号救助马耳他岛，仍然还在地中海附近。只有“企业”号与“大黄蜂”号从南太平洋兼程回驶，“约克顿”号如果能够及时修复，也可以参加即将来临的战斗。尼米兹海军上将没有比在旧金山更近的战列舰，而且它们的速度太慢，不能与航空母舰配合；山本却拥有十一艘战列舰，其中有三艘是世界上最强最快的。美国虽处于劣势，但是，尼米兹能够得到从中途岛起飞的强有力的空中支援。
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在5月最末的一个星期中，日本海军的主力开始离开它们的基地。首先出发的是阿留申的牵制舰队，预定于6月3日攻击荷兰港，并且引诱美国舰队向那个方向驶去。在此之后，登陆部队即前往夺取该群岛西端的阿图岛、基斯卡岛与阿达克岛。南云率领四艘航空母舰于次日向中途岛攻击，6月5日登陆部队即将到达该岛并占领它，他们预料不会遭到顽强的抵抗。山本的作战舰队在其时将停在后方西面，在空中侦察范围之外，待机迎击预料中的美国反击。
这次事件是仅次于珍珠港的高潮。航空母舰“企业”号与“大黄蜂”号在5月26日自南方抵达。“约克顿”号也在次日出现，原来预计修理需要三个月时间，但是，为了适应危急的需要而决定在四十八小时内将它修复，以适应作战，并且重新调配了一个新的航空大队。在30日它再次航行，去参加斯普鲁恩斯海军上将的舰队。斯普鲁恩斯是在两天以前率领两艘航空母舰先行离开的。弗莱彻海军上将仍然负责混合舰队的战术指挥。在中途岛的机场上停满了轰炸机，防卫该岛的地面部队也处于高度的“戒备”状态。早些得到敌人接近的消息是必不可少的，因此，在5月30日开始了连续的空中侦察。美国潜艇在中途岛西面和北面进行监视。四天的时间在忧虑不安中度过。6月3日上午九时，一架“卡塔利娜”式水上飞机在中途岛西面七百多哩处巡逻时，发现敌方舰只十一艘。轰炸与鱼雷攻击随即展开，但未成功，只有一枚鱼雷命中了一艘油船，不过战役从此开始了，并且所有关于敌人企图的疑团全部消除了。弗莱彻海军上将根据情报，有理由相信敌方航空母舰将由西北方向迫近中途岛，第一次发现敌人的报告并未使他立刻出发，他正确地估计到所发现的敌船只是一批运输舰只。4日黎明，他率领下的航空母舰驶至中途岛北面二百哩处的预定位置，假如南云在此处出现，立即可以猛扑他的侧翼。
6月4日拂晓，天气良好，五点三十四分一架中途岛起飞的巡逻机终于发出了久已等待着的信号：报告发现了迫近的日本航空母舰。报告不断传来。许多飞机正向中途岛前进，并且，发现支援航空母舰的大批战列舰。早晨六点三十分，日本发动了强有力的攻势。这次袭击遭到顽强的抵抗，大约有三分之一的来犯者永远没有回去。尽管空袭造成了许多损失与伤亡，但是机场依然能够使用，还有时间向南云的舰队发动一次反击。他的压倒优势的战斗机遭到严重的打击。但是，这次寄托着极大期望的英勇的攻击，其结果令人失望。他们的猛攻所引起的紊乱似乎模糊了日本指挥官的判断。他的飞行员告诉他再一次向中途岛攻击是必要的。他的航空母舰保留有一批足够数目的飞机，以便迎击随时可能出现的美国航空母舰，不过，他的侦察能力不强，而且，一开始就没有什么收获，所以，他认为美国飞机不一定会来。现在他决定把为迎击美机而保持的队形散开，以便为再犯中途岛而进行重新装备。无论如何，这样就必须清理飞行甲板，以便使第一批攻击的飞机降落。这个决定使他招致致命的危险。尽管南云后来得悉一支美国舰队，包括一艘航空母舰在内，在东面出现，但是已经太迟了。他的飞行甲板上塞满了正在加油添弹的不能用的轰炸机；他肯定要遭到美国攻击的灾难。
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弗莱彻与斯普鲁恩斯海军上将，根据他们早期冷静的判断，已经做好了参与这场紧要关头战斗的布置。他们在早上截获了源源而来的消息。上午七时，“企业”号与“大黄蜂”号除去自卫必需的飞机以外，出动了所有的飞机发动一次攻击。“约克顿”号上的飞机曾执行早晨的侦察任务，由于它们的起落而耽误时间，但是它的攻击机群也在九点稍过之后升空。这个时候，另外两艘航空母舰起飞的第一批机群已经接近目标。敌人周围一带，天空多云，俯冲轰炸机群起初没有找到目标。“大黄蜂”号的机群，不知敌人已转向他去，一直没有发现敌人，因此错过了战斗。由于这些事故，首次攻击乃由三艘航空母舰的鱼雷轰炸机群单独进行；虽然它们极其英勇地接近目标，但是，面临着猛烈的抵抗，未能成功。参加攻击的四十一架鱼雷轰炸机仅有六架返航。他们的献身带来了报酬。当全部日本人的注意力与全部可以使用的战斗机向他们集中的时候，“企业”号与“约克顿”号上的三十七架俯冲轰炸机飞临上空。它们的炸弹几乎毫无阻拦地投进南云的旗舰“赤城”号与它的姐妹舰“加贺”号；大约同时，“约克顿”号上的另外一批十七架向“苍龙”号展开攻击。在数分钟之内，这三艘航空母舰的甲板都变成了杀戮场，乱堆着正在燃烧与爆炸的飞机。舰身下舱发生大火，不久，显然这三艘航空母舰注定了要遭灭亡的命运。南云海军大将只得把他的司令旗移到一艘巡洋舰上，坐视他统率的良好舰队四分之三付之一炬。
中午以后美国飞机才返航降落。他们损失六十余架飞机，但是，获得的战果极其巨大。敌人的航空母舰只有“飞龙”号一艘还存在，它立刻决意为了太阳旗的荣誉发动一次猛烈攻击。正当返航的美国飞行员们在“约克顿”号上谈论着他们的故事时，传来了敌机来袭的消息。据报敌机约四十余架猛扑而来，尽管敌机遭到战斗机与炮火的重大打击，“约克顿”号还是被三枚炸弹击中。虽然造成严重损害，但是燃烧已被扑灭，这艘航空母舰还能坚持航行，直至两小时之后“飞龙”号再度来袭，使用了鱼雷进行攻击，产生了致命的结局。
该舰在海上漂浮两天之后，被一艘日本潜艇击沉。
“约克顿”号在它还在漂浮时就已开始报复行动。下午二点四十五分“飞龙”号即被发现；在一小时之内从“企业”号上起飞了二十四架俯冲轰炸机比翼向它飞来。下午五时正，攻击开始，数分钟内它已经烧成一团，直到次日清晨才沉没。南云的四艘航空母舰最后一艘也被击沉了，随之俱去的是它的全部训练精良的航空人员。这些损失永远不能补救。这次战役在6月4日结束。这次战役被正确地当作太平洋上战争的转折点。
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战胜的美国指挥官们面临着另外的危险。日本海军总司令率领着他的无敌的作战舰队也许仍然在向中途岛前进。美国空军已遭到严重的损失，如果山本决定继续前进，美国将缺乏重型舰只与他对抗。斯普鲁恩斯海军上将，现在担任航空母舰队的指挥官，由于不明了敌方实力，而且，他的航空母舰缺乏重型舰只支援，就决定不向西追击。他这个决定毫无疑问是正确的，不过，山本海军总司令没有采取挽回命运的措施，却令人不易了解。最初他决定向前推进，并且命令�