Was ist ein Pyrheliometer?
Ein Pyrheliometer ist ein Instrument zur Messung der direkten Sonnenstrahlung an einem bestimmten Ort. Da sie direkt auf die Sonne gerichtet sein müssen, sind Pyrheliometer in der Regel an einem Ortungsgerät angebracht, das den Bewegungen der Sonne folgt. Nachdem Sonnenlicht in das Pyrheliometer gelangt ist, wird es durch eine Thermosäule in eine elektrische Spannung umgewandelt. Diese Spannung kann dann kalibriert werden, um Einheiten von Watt pro Quadratmeter, die Standardeinheiten der Sonneneinstrahlung, zu ergeben. Pyrheliometer werden für die wissenschaftliche Forschung und zum Aufstellen von Sonnenkollektoren verwendet.
Die Sonneneinstrahlung ist ein Maß für den Fluss der Sonnenstrahlung oder die Sonnenenergie pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit. Dies hängt vom Ort der Messung ab. Die Sonneneinstrahlung in der Nähe der Sonnenoberfläche ist viel größer als in der Entfernung von der Erde. Tatsächlich gibt es Unterschiede in der Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche. Diese hängen von der Menge der Atmosphäre ab, in die das Sonnenlicht eindringen muss, und in geringerem Maße von den Entfernungsunterschieden zur Sonne. Die durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Erdentfernung von der Sonne beträgt etwa 1.366 Watt pro Quadratmeter.
Auf der Erdoberfläche angebrachte Pyrheliometer messen die Sonneneinstrahlung, nachdem sie in die Atmosphäre eingedrungen ist. In der Atmosphäre wird etwas Sonnenlicht gestreut; Diese Art von diffusem Sonnenlicht kann mit einem anderen Instrument, einem sogenannten Pyranometer, gemessen werden. Das nicht gestreute Sonnenlicht gelangt in das Pyrheliometer und trifft auf eine Thermosäule.
Eine Thermosäule ist ein Gerät, das den Seebeck-Effekt nutzt, um basierend auf Temperaturunterschieden eine elektrische Spannung zu erzeugen. Der Seebeck-Effekt bezieht sich auf das Phänomen, bei dem zwei verschiedene Metalle bei unterschiedlichen Temperaturen einen elektrischen Strom erzeugen, wenn sie verbunden werden. Bei einem Pyrheliometer ist ein Ende der Thermosäule der Sonne zugewandt, während das andere Ende im Schatten bleibt. Diese Anordnung belässt die beiden Metalle bei unterschiedlichen Temperaturen und führt daher zu einem Stromfluss in der Thermosäule. Bei höherer Sonneneinstrahlung wird eine höhere elektrische Spannung gemessen.
Pyrheliometer werden häufig verwendet, um Änderungen der Sonnenstrahlungsleistung zu untersuchen, z. B. den 11-jährigen Sonnenzyklus. Eine weitere Anwendung des Pyrheliometers ist die Platzierung und das Design von Sonnenkollektoren. Verschiedene Teile der Erde erhalten unterschiedliche Mengen an Sonnenstrahlung. Diese Daten können mit Pyrheliometern erfasst und zur Erstellung von Karten mit durchschnittlichen Strahlungswerten verwendet werden. Polare Breiten haben im Allgemeinen eine geringere Sonneneinstrahlung, während andere Gebiete aufgrund des häufig bewölkten Himmels niedrigere Werte aufweisen. Anhand dieser Karten können Sie erkennen, wo es sinnvoll ist, Sonnenkollektoren zu platzieren.