Che cos'è un piranometro?
Un piranometro è uno strumento progettato per misurare la potenza del calore e della luce del sole. Utilizzata principalmente nei campi meteorologici, la radiazione solare viene identificata con un piranometro posto su una superficie piana. L'intero spettro di frequenza delle radiazioni elettromagnetiche proiettate dal Sole e ricevute sulla superficie terrestre colpisce i sensori all'interno del dispositivo, che misura la densità delle fluttuazioni nell'intero campo di 180 gradi che circondano lo strumento.
Un piranometro solare funziona misurando il numero di fotoni, piccole unità di luce, che incidono nel tempo su un dispositivo chimico o fisico all'interno dello strumento. Di solito, questo è molto utile per identificare le lunghezze d'onda ultraviolette e della luce visibile dello spettro. I piranometri sono generalmente non alimentati, poiché ciascuno dei componenti del sistema reagisce o è direttamente influenzato dalla radiazione solare.
La maggior parte dei piranometri a base chimica utilizza una soluzione di sostanze chimiche fotoreattive e sensibili al calore in grado di misurare il livello totale di radiazione elettromagnetica. La sostanza chimica stessa richiede un processo mediante il quale la radiazione è identificabile dalla luce assorbita. Questo è noto come rendimento quantico e produce una reazione a causa della mancanza di luce, rendendo ogni sostanza chimica utile nel piranometro. Gli esempi più comuni di sostanze chimiche utilizzate in questi strumenti includono ferrioxalato di potassio, acido monocloroacetico e leucocianuro verde di malachite.
I tipi fisici di piranometri includono bolometri, termopili e fotodiodi. I bolometri utilizzano un sottile strato di metallo collegato a un dissipatore di calore che mantiene una temperatura costante, consentendo al dispositivo di riconoscere i livelli di radiazione solare. Le termopili convertono il calore in elettricità attraverso dispositivi accoppiati in una serie, misurando la tensione in uscita per determinare la radiazione. I fotodiodi utilizzano una tecnica simile per convertire la luce in corrente o tensione, consentendo la misurazione.
Il livello di misurazione possibile in un piranometro varia a seconda della posizione del Sole stesso. Le condizioni ideali sono fornite dal Sole direttamente sopra la testa, tuttavia, è possibile effettuare determinate misurazioni da diverse angolazioni, purché venga identificato l'impatto delle radiazioni. Quando il Sole si trova ad un angolo di 90 gradi dallo strumento, non è possibile effettuare alcuna misurazione. Le normali radiazioni superficiali, causate dall'inclinazione del Sole tra 0,5 e 60 gradi, possono essere misurate in modo proporzionale. Tuttavia, quando il Sole raggiunge il suo apice, direttamente sopra il dispositivo, la misurazione è perfettamente accurata.
La maggior parte dei piranometri sono dotati di una cupola di vetro per garantire gli attributi direzionali corretti. Ciò limita la risposta tra 300 e 2.800 nanometri, i parametri di misurazione ideali. Ha anche scopi secondari nel preservare l'intero campo di 180 gradi e fornire schermature di sicurezza.