Una telecamera del cielo grandangolare è un dispositivo fotografico appositamente progettato per la meteorologia. Può utilizzare un obiettivo fisheye estremamente grande puntato verso lo zenit per ottenere una vista emisferica del cielo o uno specchio concavo puntato verso il cielo con una telecamera a fuoco . Questo tipo di telecamera può essere utilizzato anche per lo studio della chioma e il calcolo della radiazione solare che raggiunge il suolo per la micrometeorologia urbana.
Nel 1905, Mueller descrisse una camera oscura con un foro decentrato montato a 45 gradi dall'orizzonte e rotante attorno a questo asse. Nella parte inferiore della scatola c'è una pellicola che registra l'immagine al passaggio del foro. Nel 1911, RW Wood, professore di fisica sperimentale alla Johns Hopkins University , descrisse un serbatoio pieno d'acqua con un coperchio forato con un foro di 3 cm di diametro sopra il quale è posto uno specchio forato con un foro di ago. Usando le proprietà di rifrazione tra aria e acqua, mostra come è stato in grado di ottenere una fotografia dell'intero cielo su una lastra fotografica sul fondo della vasca. Tuttavia, il problema principale è che il piatto è sommerso.
Una delle prime menzioni di una comoda fotocamera per scattare foto è nel Monthly Weather Review digiugno 1915. Il meteorologo Fassiq descrive l'utilizzo di una telecamera avente un'apertura di 90 gradi posizionata con un angolo di elevazione di 45 gradi e ruotante su un asse verticale in modo che, scattando una serie di foto in azimut, fosse in grado di ottenere una visione panoramica del cielo. I primi risultati utilizzando uno specchio concavo e una fotocamera con messa a fuoco risalgono al 1933.
Indipendentemente dalla modifica, c'è sempre una distorsione della proiezione su una mappa orizzontale dai dati da una superficie concava. Fin dai primi test, i ricercatori hanno cercato di trovare una forma ottimale per ridurre al minimo questa distorsione.
In meteorologia, la sky camera grandangolare viene utilizzata per stimare la proporzione del cielo coperto dalle nuvole e la sua variazione temporale, la quantità di raggi ultravioletti che raggiungono il suolo, la polarizzazione della luce, il calcolo della base delle nuvole e la stima dei venti superiori spostando le nuvole.
Questi dispositivi possono essere dotati di un meccanismo per tracciare la posizione del sole spostando una maschera per bloccarne i raggi diretti al fine di eliminare l'effetto della sovraesposizione . Possono anche essere dotati di un sistema di luminosità standardizzato che adatta la sensibilità del sensore per ottenere lo stesso effetto.
Utilizzando due sky camera grandangolari in configurazione stereoscopica , è possibile calcolare l'altezza della base delle nubi e il loro spostamento.
Telecamera fish-eye al Kennedy Space Center durante un esperimento.
Immagine scattata dalla telecamera al Kennedy Space Center su 24 luglio 2009
Riflettore sormontato da una telecamera a fuoco.
Immagine ripresa dalla fotocamera nel punto focale in cui è visibile la maschera solare.