8点10分之后，天空开始由晴转少云，东方的地平线云量增大，由暗红色渐渐转变成淡淡的铁红色，并从低处慢慢浸染到云层顶端。此时，东风达到了4—5级，明亮的星星逐渐隐没于晨曦之中。8点20分左右，曾耀眼夺目的海尔—波普彗星也隐去了，晨曦的光越来越明亮。8点30分左右，东方地平线之下，太阳的光线喷射而出，如同根根赤柱和条条红色的丝缕冲向天顶，大块大块的鱼鳞状、瓦片状的云层，由鲜红转为橘红色。正当注目着东方地平线与天顶的人们感到眼前的朝霞似乎十分腼腆，远未达到应有的热烈与炽亮之时，天空又明显地开始变暗了。
8点35分，黎明时的朝晖竟转换成夕阳沉没的晚霞，太阳射出的光线渐渐收敛，刚才橘红色的云裙变成血红色，接着又慢慢深染为铁灰色。天顶淡淡的红意也在逐渐消褪，稍现白色的西边天际也暗了下来。8点38分，已隐没的海尔—波普彗星忽然再现于东北天际，并呈喷射状以匕首般的光芒刺破天穹。彗星的高度呈40度左右，周围许多亮星相伴出行。观测者在寒风凛冽的清晨，面对持续了2分多钟的彗星突刺，不免产生了一种惶惑、恐怖的感觉。
从8点45分起，东方天际的云霞又渐渐由红转黄，天顶由暗变亮，所有的星星都隐没于朝晖之中。8点53分，太阳带食跃出，在约60公里之外的地平线上，映衬出起伏的山峦优美的曲线。太阳的左下方，带着明显被掩的月影，恰似一弯红亮的新月散发出金色的光芒，凹凸不平的山影轮廓在光照中若隐若现，宛如海面上漂浮的海市蜃楼。9点35分，残缺的太阳已全部复圆，温暖的阳光普照大地，整个塔城和周边山野田畴在阳光的照耀中分外壮观美丽。——至此，“天再旦”的天象观测圆满结束。特别值得庆幸和回味的是，就在众人撤离观测现场之后，塔城地区天气再度由晴转阴，接着天幕合拢，下起了纷纷扬扬的鹅毛大雪，整个塔城浸染在白色苍茫的世界之中。
苍天有情，苍天有性，苍天诸公以绝妙的安排和盛情，使观测人员在两次雨雪之间短暂的空隙中，对近3000年来的一个天象公案予以破解。这一切不能不令人欣喜异常，叹为举世奇观。
“天再旦”在新疆观测获得圆满成功的消息，随着一道道电波传往西安、北京和世界各地，当时有300多家中外媒体对这一成果作了报道，在海内外引起了巨大反响。
之后，刘次沅与返回西安的周晓陆收到了新疆天山南北各个观测点发送来的观测汇报。经过整理分析，获得了极具价值的天文观测资料。而刘次沅在陕西临潼的观测是：薄云但不影响太阳成像。食甚前几乎可以直视太阳，食甚前后大约5分钟时间，在楼上向北室内，明显感到光线变暗。测光显示天光减弱l／2。
根据各地观测结果，刘次沅、周晓陆进一步研究认为：当年刘朝阳的推测是很有道理的，以日出前后的日食天象(再结合如地貌、气象等因素)，来破解“天再旦”这段历史记载，可能是“最巧妙也是最佳的方法”。
通过在塔城的观测可知，“天再旦”现象以食甚0．97，食甚时与日出时约14分钟的时差，造成了黎明时分突然产生了“落日余辉，晚霞绚烂”，然后再度天亮的感觉。日出前后发生日食(大食甚偏食、全食)，以往几乎没有报道，而此次的观测者却亲身感受了。除直接观测者之外，据周晓陆调查的情况，其他人以及各种动物几乎没有反应，绝不像太阳升出之后日食(全食、环食)的景象。如果没有预报，没有带着任务专门观测，这种发生在早晨的天文事件可能不会为人们所知。
中国历代有史官观察并记录天象的传统。商代甲骨卜辞证实，这一传统当时已经形成，商代卜辞中已经确认了日月食记录。综合各方面的情况，刘次沅认为，在周初时，王者身边就有史官(巫卜)随侍，注意观察天象和气象，并进行卜祭与记载。自然，他们对日月食、风云之类的现象是熟悉的(当时或许不能预报日月食)。就天色突然变暗这一现象而言，食分很大的日食、沙尘暴、很浓厚的乌云、遮天蔽日的蝗虫等现象都可能引起。对于一个专事观察天象的史官，因计时报时的需要，看到了东方旦一再暮一再旦的景象，但并未看到日食或带食而出(商周时代日月食现象人们已不陌生)，于是，这位天官带着不解与迷惑，忠实地记下了“天再旦”这3个字。或许，对于阴云掩盖或山岭遮蔽的日食，“天再旦”便是一种最合理的解释。这一点，在阿勒泰所进行的实地观察中已作出了最好的明证。正如刘次沅所言，“对于一个注意观察天空而又未得到日食预报的人，这一现象的确是震撼人心的”。
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