美舰恢复射击后，各自选择目标，猛烈开火。“邓肯”号驱逐舰冲上前去攻击日舰“古鹰”号，连射两条鱼雷，命中一条，“古鹰”号还先后被击中九十余发炮弹，于12日凌晨沉没。“邓肯”号随即转移火力，攻击日军“初雪”号，但“邓肯”号冲得太前，夹在敌我之间，遭到双方的射击，虽然打开了识别灯，仍被击中多处，锅炉舱被毁，失去战斗力，向东北退去，于12日十时许沉没。与此同时，美军“法伦荷尔特”号驱逐舰也在战斗中被友舰击伤。

　　“旧金山”号率领数艘美舰向西南航行，忽然发现1000米外有一艘军舰，航向与美舰基本平行，还未分清敌我，该舰打开红、白两色识别灯，未见美舰回答就向右转向规避，这一下再清楚不过了，——是日舰，“旧金山”号立即打开探照灯，数艘美舰一起开火，当时就把日舰打得起火爆炸，不久沉没。这是日军的“吹雪”号驱逐舰。

　　斯科特见日舰向西北撤退，便于二十三时五十五分下令右转，与日舰保持平行，以便发扬火力。五分钟后，斯科特认为在追击之前有必要整理一下队形，就命令各舰打开识别灯，除受伤的“邓肯”号和“法伦荷尔特”号未到外，其余各舰排成单纵队，向西北追击。不久，“波伊斯”号雷达发现右后方有艘军舰，用探照灯照射后，认定是日舰，就开炮射击，遭到射击的正是日军“青叶”号，“青叶”号随即还击，炮火对射中，“波伊斯”号被击中四发203毫米炮弹。接着日军“衣笠”号也向“波伊斯”号射击，又命中两发203毫米炮弹。这时在“波伊斯”后面的“盐湖城”号向右转舵，插到“波伊斯”号与日舰之间，用炮火压制日舰，掩护“波伊斯”号撤出战斗。“盐湖城”号与“衣笠”号进行了激烈炮战，互有损伤。“旧金山”号在火控雷达指引下，以猛烈炮火向日舰射击，迫使日舰后撤。

　　次日零时二十八分，斯科特惟恐后面美舰将为首的“旧金山”号当作日舰，下令停止射击，并第三次要求各舰打开识别灯，整顿队形。等美军整理好队形，日舰已经远去，斯科特便不再追击，转向西南撤出战斗。

　　天亮后，“仙人掌”航空队出动飞机攻击了撤退的日舰，但未有战果。12日上午，“青叶”、“衣笠”和“初雪”三艘日舰回到肖特兰岛。

　　此战，日军巡洋舰、驱逐舰各一艘被击沉，巡洋舰两艘被击伤，其中的“青叶”号被击中四十余弹，不得不进船坞大修，参战的五艘军舰只有一艘完好无损。而美军仅一艘驱逐舰被击沉，两艘巡洋舰和一艘驱逐舰被击伤。日军的失利完全是轻敌麻痹的恶果，日军自恃夜战优势，认为美军不敢与之夜战，第8舰队未组织有效的飞机侦察，第6巡洋舰战队也未进行临战侦察，甚至在增援编队的计划外航线上出现不明目标，也不及时采取应战措施，在美军突然而猛烈攻击下，一败涂地。日军大本营感到脸上无光，连战报都未发。日本海军擅长夜战的自信心开始动摇，士气也大受挫伤。

　　而美军的夜战水平与萨沃岛海战时相比，已有了长足的进步，这一进步，来之不易，美军在萨沃岛海战后，针对夜战中存在的问题，进行了一系列的分析研究与强化训练，制定了夜间组织协同和战术动作要领，并多次组织舰艇部队有意识选择雷雨天气进行夜战演练，大大提高了部队的夜战能力。在此次海战中，美军的炮火命中率很高，击中“古鹰”号九十余发，“青叶”号四十余发，“吹雪”号十余发。而且战术合理，行动协同，一战雪耻，振奋了士气，增强了胜利的信心。但美中不足的是，战斗中，两次停火，错失了有利的战机，挫伤了锐气，还给了日军喘息之机，增加了自己不必要的伤亡；三次打开识别灯整理队形，也不符合实战要求。

　　日军的运输船队则乘海战之机顺利在瓜岛卸载，返航途中得知第6巡洋舰战队遭到失利，“古鹰”号受重创，失去航行能力，便派“白云”号和“丛云”号两艘驱逐舰去支援。不久又接到第8舰队的命令，加派“朝云”号和“夏云”号驱逐舰前去。山本获悉战况后，也派出岸基飞机搜索敌舰。

　　12日晨，日军侦察机在萨沃岛附近发现美军的两艘巡洋舰，其中一艘已经负伤，无法航行。日军立即从拉包尔出动27架攻击机、14架轰炸机和21架战斗机前去攻击，后因天气恶劣，中途返航。美军也不断派出飞机搜索攻击，六时许，“仙人掌”航空队的11架轰炸机攻击了前去救援“古鹰”号的“白云”、“丛云”两舰，但没有取得战果。八时许，从美军航母上起飞的20架舰载轰炸机又攻击了这两舰，“丛云”号被击中，丧失航行能力。十四时，“丛云”号受到了第三次空袭，被击中起火，只得由“白云”号接下舰员。日落后，“白云”见“丛云”仍在燃烧并不断爆炸，无法拖带，只好发射鱼雷将其击沉。

　　“朝云”、“夏云”知道“丛云”号受伤，也赶来救援，中途遭到美军11架舰载轰炸机的攻击，“夏云”号中弹，舰体炸裂，大量进水，于十四时二十分沉没。日军运输船队的其余船只于当晚返回了肖特兰岛，他们对第6巡洋舰战队的救援，不但没有任何成效，反而损失两艘驱逐舰。

　　机场争夺战

　　范德格里夫特自从9月18日得到了增援后，决定向外扩大防御，以两个营的兵力向马塔尼科河西岸发展，不料丸山指挥的第2师团已经登陆，也正在这时向马塔尼科河推进，双方不期而遇，在丛林中爆发激烈的遭遇战，美军及时召唤炮火支援，在美军猛烈炮火打击下，日军伤亡达700余人，被迫后撤。美军仅伤亡65人，由于兵力单薄，未能完成预定任务，但占领了日军计划炮击机场的炮兵阵地。

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