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Die aus zwei miteinander verbundenen spitzbogenförmigen Kappen bestehende achteckige Kuppel wurde von 1418 bis 1434 nach dem Entwurf von Filippo Brunelleschi gedreht, 1418 bei einem Wettbewerb vorgestellt und 1420 nach vielen Kontrasten angenommen.
Ein Meisterwerk, das in der Lage ist, Blitzen, Erdbeben und dem Lauf der Jahrhunderte zu widerstehen, und das heute jeden verzaubert, der es aus der Ferne betrachtet. Der Dome hat einen Durchmesser von 45,5 Metern.
In 1418 die Opera di Santa Maria del Fiore verkündete den Wettbewerb, dass Brunelleschi gewann, aber nur zwei Jahre später begann die Arbeit und dauerte bis 1434.
Am 25. März 1436 wurde die Florentiner Kathedrale von Papst Eugen IV. geweiht.
Brunelleschis bewundernswerte Innovation bestand darin, die Kuppel ohne Panzerung zu drehen, dank der Verwendung eines Doppelgewölbes mit einem Hohlraum, von dem das Innere (über zwei Meter dick) aus Fischgrätenquadern gefertigt, eine strukturelle Funktion hatte, da es selbsttragend war und das Äußere nur als Dach diente. Über der Kuppel steht die von Brunelleschi entworfene Laterne mit kegelförmigem Dach, die nach dem Tod des Künstlers (1446) angefertigt wurde, und die vergoldete Kupferkugel mit dem Kreuz, die heilige Reliquien enthält, ein Werk von Andrea del Verrocchio, das 1466 dort aufgestellt wurde.
Die Freskendekoration der Brunelleschi-Kuppel wurde zwischen 1572 und 1579 von Giorgio Vasari und Federico Zuccari geschaffen und stellt dasselbe ikonographische Thema wie das Baptisterium dar: das Jüngste Gericht. Die Fresken in der Kuppel waren zwischen 1978 und 1994 Gegenstand einer umfassenden Restaurierung.
