初次交锋 日舰首先发现北洋海军
在墓园的一份资料中有这样的记载：“今天的日本人甚至都不知道‘定远’和‘镇远’的名字，但在当时连小学生都知道这两艘清朝的铁甲舰。当日清两国局势紧张之时，当时的日本国民多么担忧啊!”
1894年9月17日上午10时50分，中日舰队在黄海相遇，日军首先发现了北洋舰队的煤烟。根据日本《日清战争纪实》记载，此时，日本联合舰队司令官伊东祐亨认为，北洋舰队的舰只“大概不过是运输船五六艘，载陆军在鸭绿江口登陆，三四艘军舰掩护。若如此，应把敌舰全部击沉。以此作为我联合舰队的作战对手，颇感微不足道”。
在侵略的狂热思想影响下，日本海军兴奋异常。想到丰岛海战的胜利，他们认为这一次捕捉到的运输船一定能为胜纪再添一笔。据日军联合舰队松岛舰上海军大尉木村浩吉记载，无论士官还是水兵都士气高昂，兴奋地各自去换上了新衣服。联合舰队从司令官以下到士官、准士官，都穿着藏青色普通军服，佩戴长剑，水兵则穿着工作服。所有人都渴望再次重复丰岛海战，木村浩吉自己也准备好白木棉手帕和望远镜，开始等待着战斗喇叭响起。
据日本《廿七八年海战史》所记载，当北洋军舰冒出的黑烟被日军确认之后，日军这才发现来者正是他们视为最大对手的北洋舰队。
为了对付这两艘巨舰，日本战前特意让法国设计师在国内建造了三景舰，以著名的日本三景“松岛”、“桥立”、“严岛”命名。“三景舰”的特点是各装备一门口径320毫米大炮，超过“定远”305毫米口径，但装甲却比定远号和镇远号要薄弱得多。
正面相遇 两舰队均遭受重创
12时50分，中日舰队终于迎面相遇。在相距5700米距离时，定远舰主炮发出了第一枚炮弹。
据《海战日录》中记载，“定远”舰这枚305毫米口径炮弹从日军第一游击队上空飞过，在“吉野”号左舷数百米处落入海中，“海水顿时腾高数丈”。松岛舰上的海军大尉木村浩吉颇感忧虑地记下：“其他诸舰随之(射击)，敌弹往往落在日游击队诸舰之近旁，令人感觉敌国炮手之技术不可小觑。”
《清日战争》一书记载，北洋海军诸舰相继向日舰开火，日本舰队装备的速射炮存在射程短的弱点，只有在3000米的距离时才能发挥作用。因此在海战初时，北洋海军占据上风。在和日军第一游击队的混战中，致远、经远、来远、靖远奋力炮击。日舰高千穗右舷后部中弹，引发火灾死伤数人，浪速舰首主炮下方水线带破损进水。13时8分，吉野后部甲板中弹，引爆堆积在炮位旁的弹药，当场死伤9人。
直至日落前，虽然双方在海战中未分胜负，但两舰队均受到了重创。日本舰队中弹134发，死伤298人;北洋舰队中弹754发，死伤837人。
定远主炮 成日军最畏惧武器
实际上在这场海战中，北洋舰队的定远号和镇远号，是日本海军最为畏惧的武器，其主炮发射的开花弹与实心弹分别用两种不同的杀伤方式对日舰形成打击。
中国军控与裁军协会高级顾问徐光裕少将解读称，其实开花弹就对应着今天的榴弹，只是受当时条件所限，里面填充的是火药，通过其爆炸后对人员进行杀伤，并且可以引燃舰上物资。而实心弹对应的其实就是今天的穿甲弹，它是用高硬度的钢铁弹丸对对方舰艇水线以下部位实现穿透打击，虽不爆炸，但是可以通过使舰艇漏洞进水令其沉没，或者打进炮塔等以破坏基建，所以具备了穿甲和破坏作用。
而定远舰坚硬厚实的装甲，始终是日军的心腹大患。据资料记载，黄海海战中，定远舰中弹159发，镇远舰中弹200发，装甲均未被穿破。
日本防卫大学助理教授关口铁于在天满宫内刊《梅飞》上发表的《定远馆》一文中称，海战当天，北洋海军定远舰和镇远舰被日军集中火力围着打了一个多小时，“松岛”号上的三浦虎次郎受伤倒在甲板上，司令官过去问他怎么样，他抬起头首先问的却是“定远怎么还不沉!”
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