8点正，“赤城”号命令搜索机立即报告敌舰队兵力组成情况。
8点09分，搜索机来电说：“敌舰为5艘巡洋舰和5艘驱逐舰。”
接到电报后，小野情报参谋洋洋得意地说：“跟我想的一样，没有航空母舰。”随手把电报递给了草鹿参谋长。
草鹿参谋长的反应是，如果敌舰队中没有航空母舰，舰队就可以放心地先歼灭中途岛上的敌航空兵力，稍后再去收拾海上的舰队。
但是，8点09分的消息所带来的宽慰没能维持多久，8点20分，搜索机又报告说：“敌舰队最后部好像有1艘航空母舰。”
这个报告使“赤城”号舰桥上的每一个人都紧张起来。
8时30分，搜索飞机又发来报告：“敌舰队中尚有另2艘军舰，显然是巡洋舰。方位008，距离中途岛250海里，航向150度，航速20节。”
根据美军兵力的规模，南云断定：敌兵力中至少有1艘航空母舰。所以，他决定在第二次空袭中途岛以前，首先攻击这些敌舰。
生死时刻（2）
可是，当南云下令停止换装攻击中途岛的弹药时，“赤城”号和“加贺”号上的大部分水平轰炸机都已把鱼雷卸掉并装上了炸弹，这些飞机已不适于用来攻击敌舰。因此，此时真正装好弹药、可用于进攻敌舰并已排在飞行甲板上准备起飞的飞机，只有“飞龙”号和“苍龙”号的36架俯冲轰炸机，仅靠这些飞机的力量来对付美舰是不够的。当然，南云也可以使用换装了炸弹的水平轰炸机攻击敌舰，但水平轰炸机在投弹时只有保持直线和平面飞行，才能准确命中目标。这样，它就不能进行空中规避运动，如果没有护航战斗机的掩护，它们很容易成为灵活的敌战斗机的活靶子。
问题的关键在于，当时仅有的24架“零”式战斗机中，有17架已升空担负警戒任务，南云手中几乎没有战斗机来随同这些俯冲轰炸机和水平轰炸机担负掩护进攻任务了。如果他派出没有战斗机掩护的俯冲轰炸机和水平轰炸机去对敌特混舰队施以先发制人的攻击，就可能遭到极重大的损失。
怎么办？南云陷入了进退维谷、骑虎难下的境地。
正在这时，更大的麻烦出现了。友永的飞机（第一攻击队）空袭中途岛归来，急需在航空母舰上降落，有些战斗机由于燃油耗尽，如不尽快降落就要坠入大海。
这种情况逼着南云必须立即作出决断，或者是立即让俯冲轰炸机和水平轰炸机起飞，在没有战斗机掩护的情况下去攻击敌人，以便腾出飞行甲板让友永的飞机降落，这样将会遭受巨大损失；或者立即把甲板上的飞机挪开，好让友永的飞机降落，这样发动进攻的时间就要大大向后推迟。这是一个关乎4艘航空母舰命运的重大决断，此着一旦失误，后果不堪设想。舰队的整个前途，存系于南云的一念之中。
南云感受到了从未遇到过的巨大精神压力。他考虑来考虑去，足足有十几分钟的时间，举棋不定。
此时，第2航空战队司令官山口海军少将沉不住气了，他紧急建议南云：“我认为应立即命令攻击部队起飞。”
可是，南云认为在没有战斗机掩护的情况下派出攻击机太冒险，应该首先收回空袭中途岛的飞机和执行战斗巡逻任务的战斗机，等做好一切准备之后，使俯冲轰炸机和水平轰炸机在战斗机的可靠掩护下再全力进攻。同时，为了防止在做好进攻准备前遭到美军舰载机的攻击，舰队应暂时北撤。
应当说，南云的这个计划不是没有道理。从当时双方的兵力对比上看，南云占有很大优势，如果他真的能够把全部兵力同时投入一次大规模的攻击中去，那是不难把美军击垮的。但是，南云在考虑这个方案时，忽视了一个重要因素——时间因素，他没有认真想一想，时间是否允许他这样做。从战史上看，战役战斗的胜利并不总是属于力量强大的一方，往往是属于能更迅速果断地应付意外情况并能更迅速地抓住瞬间即逝的战机的一方。中途岛之战再次证明了这一真理。
最后，南云作出决定，首先收回空袭中途岛和执行战斗巡逻任务的飞机。
于是，疲惫不堪的地勤人员开始再次把水平轰炸机送到下边的机库，以便腾出甲板好让在空中的飞机降落。同时，他们开始按照新的命令，在机库里重新卸掉炸弹，再装上鱼雷。地勤人员们大声喊道：“加把劲！这好像是在搞一场卸下鱼雷换上炸弹，再卸下炸弹换上鱼雷的比赛啊！”
在返航的飞机一架接着一架降落在飞行甲板上的时候，机库里也在拼命地赶着给水平轰炸机重新装雷。只穿着短袖衬衣和短裤的地勤人员匆忙地卸掉重磅炸弹，来不及把卸下的炸弹送回到下面的弹药库去，只好暂时堆放在机库旁边。而这些随便放置的炸弹，到后来在美机来袭时竟成了“赤城”号的夺命弹。
8点55分，收回飞机的工作将近完成时，南云开始发出指令，执行他的计划的其余部分。他向各舰发出了一个灯光信号，下令：“收机作业完成后我部队暂时向北航驶。我们计划接触并歼灭敌机动部队。”
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生死时刻（3）
在发出上述命令的同时，南云向“大和”号上的山本海军上将和指挥攻略部队的近藤海军中将发报，向他们报告新的紧张情势。电报说：“8点正，发现敌航空母舰1艘，巡洋舰5艘和驱逐舰5艘。敌方位010度，距离中途岛240海里。我们将驶向敌人。”
9点18分，中途岛攻击队和进行战斗巡逻的战斗机全部收回。南云部队的航向改为030度。为了减少中途岛岸基飞机的威胁并取得对美舰队的有利阵位，舰队的航速增加到30节。
这时，航空母舰上的地勤人员忙于给刚刚降落的飞机加油、补充弹药，只需1个小时的时间，南云的100多架飞机组成的攻击部队就可以全部准备完毕，去攻击美军的航空母舰特混编队了。但是，就在这1个小时内，战局却急转直下，出现了令人震惊的变化。
当美军中途岛派出的侦察机首次报告发现日军航空母舰时，美国航空母舰编队正位于日军航空母舰编队东北方向大约200海里处。两支航空母舰编队的总指挥官弗莱彻将军立刻命令“大黄蜂”号和“企业”号航空母舰“向西南急进，一经查明敌航空母舰位置，立即予以攻击”。而此时“约克城”号由于派出搜索敌人的10架舰载机还都未返舰，弗莱彻将军本人则率“约克城”号等舰逆风徐徐东进，以便收回派出搜索的飞机，在回收侦察机后随后跟进。
斯普鲁恩斯在美国海军中以老谋深算而著称。他认为，只有将敌我之间的位置缩小到适宜距离，并选择一个有利的战机令突击机群起飞，才能取得最大的战果。因此，他没有急于令他的舰载机起飞，而是暗暗地等待着时机。
大约7时，斯普鲁恩斯推算他的舰队距南云部队大约还有150海里，而且他估计袭击中途岛的日机群这时候即将返回母舰加油装弹。斯普鲁恩斯认为攻击的绝好机会到了，遂下令舰载机开始起飞。
在一阵震耳欲聋的飞机发动机轰鸣声之后，35架轰炸机和15架鱼雷机离开“大黄蜂”号母舰，在10架战斗机的护卫下，从两种不同的高度，首先向南云编队所在的水域飞去。
紧接着，“企业”号的33架俯冲轰炸机和14架鱼雷机陆续升空，在10架战斗机的护卫下，一前一后向目标飞去。这样，美军共起飞117架飞机，分为4个机群飞向预定目标。
当弗莱彻所率的第17特混编队将派出搜索的飞机全部收回后，便立即掉头向西南急进，前去追赶斯普鲁恩斯所率的第16特混编队。
弗莱彻在追赶斯普鲁恩斯时，知道“大黄蜂”号和“企业”号上的117架飞机已经升空。这时他想，根据敌情通报得知，袭击中途岛的日军航空母舰共为4至5艘，到目前为止仅仅发现2艘，因此不能把全部的力量都用出去，否则一旦发生意外情况，将无以应对。他决定将“约克城”号舰上的飞机留下一半，以准备对付尚未发现的敌航空母舰。
于是，他命令“约克城”号舰长以二分之一的舰载机投入战斗。这样，又有6架战斗机、17架轰炸机和12架鱼雷机从“约克城”舰上起飞，编成一队。这是美方派出的第5个机群。
南云的编队收回攻击中途岛的飞机后，加速向北航进。过了不久，上述几群美机便陆续赶来。可是，最先飞抵指定海域上空的“大黄蜂”舰轰炸机群却未发现目标。这是为什么呢？原来，南云舰队已向北移，而美军机群从高空接敌，低云影响观察目标，再加上美军搜索飞机所报的目标方位本来就有误差，所以与南云部队擦肩而过。
这群美机在预定海域没有找到目标，便继续向西南搜索，这样正好与南云的舰队背道而驰，越跑越远，始终没能发现南云部队。后来，这35架轰炸机中有21架返回母舰，11架由于燃油将尽被迫飞至中途岛降落，3架在中途岛机场着陆时撞毁。为这群飞机担任护航的战斗机，因燃油耗尽全部在海上迫降。
从“大黄蜂”舰上起飞的美军鱼雷机群，采取的是低空接近目标的方式。因在云层之下飞行，可以看到较大范围内的目标。大约9时20分，鱼雷机群发现了南云的航空母舰编队。然而此时，这批鱼雷机群已与美战斗机群失去联系，在没有战斗机掩护的情况下，带队的沃尔德伦海军少校仍然勇敢地率领他的机队向日军舰队发起了攻击。
生死时刻（4）
可是，此时日军的数十架“零”式战斗机正在日军舰队上面低空盘旋，把舰队防护得如铁桶一般。
美军的鱼雷机又笨又慢，在日军战斗机的拦击下，15架美机在投射鱼雷之前全部被击落，30名空勤人员中只有一人幸存。
十几分钟后，从“企业”号上起飞的鱼雷机群飞抵南云部队上空。这14架舰载机分为两组，准备从“赤城”舰的左右两舷实施鱼雷攻击。日舰迅速转向规避，把美机甩开，使其未能投雷。这批美机因无战斗机掩护，遭到20余架“零”式战斗机的凶猛打击。结果，有10架美机还未投射鱼雷就被击落了，其余4架虽然投射了鱼雷，但是无一命中目标，仅有1架返回了母舰。
从“企业”号航空母舰上起飞的轰炸机群，也和“大黄蜂”号的轰炸机群一样，飞到预定海域没有发现敌人。但是，带队的克拉伦斯·韦德·麦克拉斯基海军少校决定进行方形搜索，首先向北飞行。借用美国太平洋舰队总司令尼米兹的话说，这是“此次海战中最为重要的一个决定”。约于10时15分，麦克拉斯基的机群终于发现了南云部队。
麦克拉斯基从他的座机上看到，日军的4艘航空母舰列成菱形队形航进，航向正北，“飞龙”号在前，“加贺”号在后，左为“赤城”号，右为“苍龙”号，其余护卫的舰只围在四周，组成了一个巨大的钢铁花环。
这时，麦克拉斯基指挥机群从南面偏西方向，即从南云部队的左后方接近。他将33架轰炸机分为4组，对就近的目标，即对西面的“赤城”号和南面的“加贺”号实施集中攻击。
在此之前，由于日舰刚刚遭受两批鱼雷机的袭击，在空中担任战斗巡逻的大部分战斗机即将耗尽燃油，纷纷着舰加油装弹。尚在空中盘旋的战斗机已被美鱼雷机吸引到低空，因而放松了对高空的戒备。加之空中有云，这群轰炸机隐蔽在云块之上，日军未能发现。
正是麦克拉斯基带领的这群不速之客，将南云舰队推入了死亡的深渊。
美军前两批鱼雷机的攻击，并未对日舰造成大的威胁，日军的4艘航空母舰一直在继续进行攻击美军舰队的准备。飞机一架一架地从机库里提上来，迅速在飞行甲板上排好。
10时22分，南云接到报告，各项准备工作完成，飞机可以立即起飞。南云随即下达了准备起飞的命令。
在“赤城”号飞行甲板上，全部飞机都已经发动。庞大的航空母舰开始逆风航行。只要开始起飞，仅需几分钟的时间，全部飞机都可以离舰升空。
此时，南云的心情也很激动，他感到胜利已经在握。但是，他没有料到，命运之神偏偏不给他这几分钟的时间。只是在转眼之间，就出现了令他目瞪口呆的事情。
10时24分，从航空母舰舰桥的话筒里，发出了“开始起飞”的命令。飞行长摇动着小白旗，第一架“零”式战斗机开足马力，飞离了飞行甲板。
突然，望哨喊道：“俯冲轰炸机！”原来，麦克拉斯的机群开始攻击了。
只见3架美机朝“赤城”号垂直俯冲下去。飞机的黑影越来越大。突然，许多黑色的东西从机翼下凄厉地摇晃而下。
是炸弹！两枚炸弹笔直地朝着“赤城”号砸去。立即出现了夺目的闪光，接着响起炸弹直接命中的“轰隆”爆炸声。
仅仅几秒钟功夫，便造成了令人毛骨悚然的破坏。“赤城”号飞行甲板中部升降机后面被炸开一个大洞，升降机被炸得像一块烧卷了的玻璃板，塌向机库。飞行甲板的钢板奇形怪状地向上翻卷着。被炸毁的飞机机尾上翘，从飞机里伸出青蓝色的火舌，冒着浓烟。大火开始迅速蔓延。
“赤城”号直接命中两颗炸弹，一颗落在中部升降机后部，另一颗落在飞行甲板左舷后段。按正常情况，这两颗炸弹对这艘巨大的航空母舰本不会造成致命的损伤，但是，由此而引起的汽油和弹药的爆炸，摧毁了舰上好几个整段，动摇了舰桥，致命的碎片在空中到处飞舞。当火势向停在飞行甲板上比翼排列着的飞机中蔓延时，飞机上的鱼雷开始爆炸。此后不久，那些从飞机上卸下来还没来得及运到下面弹药库中的800公斤重磅炸弹也开始爆炸，因而使火势越发无法控制。整个机库区成了一片火海，火焰迅速向舰桥燃烧。
生死时刻（5）
由于大火的蔓延，“赤城”号完全丧失了作战能力，同外界的通讯联系也被割断。此时，南云的参谋长草鹿海军少将主张立即把司令旗移到“长良”号巡洋舰上去。南云无可奈何地同意了。
南云带着指挥机构离开后，舰桥上只留下了青木舰长、航海长、飞行长和渊田等人。青木舰长指挥“赤城”号的舰员继续努力控制火势。但他们的努力无异于杯水车薪。由于发电机停止工作，舰上不仅失去了照明，而且连灭火用的水泵也失去了作用。机库的防火门已被烧毁，化学灭火机全部不能用了。而且甲板不断发生着爆炸，每次爆炸都炸穿甲板，伤害到许多人。飞行长劝渊田马上离开舰桥，到抛锚甲板上去。在水兵的搀扶下，渊田艰难地爬上舰桥的窗口。不久，机库里又发生一次爆炸，爆炸产生的冲击波把渊田击倒在飞行甲板上，渊田失去了知觉。
烈火继续蔓延，火势越来越猛，热气通过进气孔，窜进军舰最底下的部分，在那里工作的人员开始因窒息而昏倒。为了使部下得救，机电长穿过燃烧中的甲板，跑到上面向舰长报告了机舱情况。舰长立即下令全体机电人员马上到甲板上来。但是，已经太晚了，带着这道命令试图穿过火海下去的传令兵一去不返，机舱人员没有一个人幸免。
伤亡不断增加，大火越来越无法控制了。18点，青木舰长决定弃舰。伤员开始转移到小船和汽艇上，许多没有负伤的人跳到海里，游泳离开“赤城”号。
青木舰长于19点20分从一艘驱逐舰上发电报给南云，请求批准将被毁的航空母舰炸�