En pyrheliometer är ett instrument som används för att mäta den direkta solstrålningen på en given plats. Eftersom de måste riktas direkt mot solen, är pyrheliometrar vanligtvis monterade på en spårningsenhet som följer solens rörelser. Efter att solljus kommer in i pyrheliometern omvandlas det till en elektrisk spänning av en termostapel. Denna spänning kan sedan kalibreras för att ge enheter av watt per kvadratmeter, standardenheterna för solinstrålning. Pyrheliometrar används för vetenskaplig forskning och för att placera solpaneler.
Solinstrålning är ett mått på flödet av solstrålning, eller solenergin per tidsenhet, per ytenhet. Det beror på platsen för mätningen – solinstrålningen nära solens yta kommer att vara mycket större än på avståndet från jorden. Faktum är att det finns variationer i solinstrålningen över jordens yta; dessa beror på mängden atmosfär solljus måste tränga in och, i mindre utsträckning, skillnader i avstånd från solen. Den genomsnittliga solinstrålningen på jordens avstånd från solen är cirka 1,366 XNUMX watt per kvadratmeter.
Pyrheliometrar placerade på jordens yta mäter solinstrålningen efter att den har penetrerat atmosfären. I atmosfären sprids en del solljus; denna typ av diffust solljus kan mätas med ett annat instrument, en så kallad pyranometer. Solljuset som inte sprids kommer in i pyrheliometern och träffar en termostapel.
En termostapel är en anordning som använder Seebeck-effekten för att skapa en elektrisk spänning baserad på temperaturskillnader. Seebeck-effekten hänvisar till fenomenet där två olika metaller vid olika temperaturer kommer att producera en elektrisk ström när de är anslutna. I en pyrheliometer är ena änden av termostapeln vänd mot solen medan den andra änden förblir skuggad. Detta arrangemang kommer att lämna de två metallerna vid olika temperaturer och kommer därför att leda till ett strömflöde i termostapeln. När solinstrålningen är högre kommer en högre elektrisk spänning att mätas.
Pyrheliometrar används vanligtvis för att studera förändringar i solstrålningseffekten, såsom den 11-åriga solcykeln. En annan tillämpning av pyrheliometern är placering och design av solpaneler. Olika delar av jorden får olika mängd solinstrålning, och denna data kan samlas in av pyrheliometrar och användas för att skapa kartor över genomsnittliga strålningsnivåer. Polära breddgrader har i allmänhet mindre inkommande solstrålning, medan andra områden har lägre nivåer på grund av ofta molnig himmel. Dessa kartor kan hjälpa till att informera om var det är meningsfullt att placera solpaneler.