De kunsthemel met één lamp

De kunsthemel met één lamp is een ingewikkeld en krachtig instrument, waarmee men elk hemeltype kan nabootsen, met inbegrip van hemels waarbij de directe component van de zon een rol speelt.
De simulator bestaat uit een lichtbron en een draaitafel waarop een schaalmodel geplaatst wordt.

Het werkingsprincipe berust op de onderverdeling van de hemel in 145 lichtgevende schijven (aangepaste theoretische verdeling van Tregenza). Deze lichtgevende schijven worden zodanig naast elkaar geplaatst dat de volledige koepel bedekt is (zie afbeelding hieronder). Om verschillende hemeltypes te simuleren, wordt de intensiteit van de lichtflux aangepast: overtrokken hemel, heldere hemel, gedeeltelijk bewolkte hemel,...

Om de constructie van 145 lichtgevende schijven te vermijden, werd besloten te werken met superpositie. In plaats van de volledige koepel te bouwen, werd slechts één schijf met een diameter van 1,3 meter geïnstalleerd. Deze schijf, de enige lichtbron, kan op de 145 posities (schijven) van het theoretische model geplaatst worden, zodat alle delen van het hemelgewelf vertegenwoordigd zijn. Voor elke positie van de schijf worden metingen van de verlichtingssterkte (met luxmeters) uitgevoerd. Men krijgt echter pas een beeld van de natuurlijke verlichtingsvoorwaarden van de hemel op het schaalmodel na de superpositie van alle onder de 145 verschillende posities van de schijf uitgevoerde metingen.

Aangezien de metingen geautomatiseerd werden, volstaat een meting in elk van de 145 posities om de verlichtingssterkte in het model te bepalen, onafhankelijk van het gekozen uur of hemeltype.
De interne verlichtingssterkte wordt bepaald door een gewogen optelling te maken van de resultaten van de 145 metingen. Eens de metingen uitgevoerd werden, kan elk hemeltype nagebootst worden.

Fig. 1 Luxmètres.
Afb. 1 Schema van de volledige koepel 
Fig. 1 Luxmètres.
Afb. 2 Schema van het ontwikkelde
systeem 

Dankzij deze opdeling van de hemel kan men de talrijke kalibratieproblemen vermijden, waarmee men geconfronteerd zou kunnen worden bij 145 lichtbronnen die, bovenop het nadeel van de grote ingenomen ruimte, allemaal een verschillende lichtflux zouden leveren. Echter, een koepel met een diameter van 13,6 m, voorzien van een beweeglijke lichtbron, zou een vloeroppervlakte van meer dan 130 m² innemen, wat aanzienlijk is. Daarom werd beslist de lichtbron niet te verplaatsen en het schaalmodel te laten draaien volgens twee orthogonale assen, zodanig dat er slechts een relatieve (en geen fysieke) verplaatsing van de lichtbron optreedt. Op deze manier kan men de 145 verplaatsingen van de lichtgevende schijf uitvoeren door eenvoudige opeenvolgende rotaties van het schaalmodel en heeft men slechts een oppervlakte van 30 m² nodig.

De installatie bestaat uit een draaitafel, voorzien van een plaat met een diameter van 1,8 m en een ‘patch’ met een diameter van 1,3 m die diffuus licht uitstraal en bestaat uit 91 halogeenlampen van 50 W, die in een zeshoek geplaatst zijn. Om parasitaire lichtreflectie te vermijden, werden rond het geheel zwarte fluwelen gordijnen opgehangen, zodat een echte donkere kamer gevormd wordt.

Fig. 1 Luxmètres.
Afb. 3 Draaitafel
Fig. 1 Luxmètres.
Afb. 4 Lichtbronnen