Co to jest piranometr?

Piranometr to przyrząd przeznaczony do pomiaru mocy ciepła i światła słonecznego. Stosowane głównie w polach meteorologicznych promieniowanie słoneczne jest identyfikowane za pomocą piranometru umieszczonego na płaskiej powierzchni. Pełne spektrum częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego rzutowanego przez Słońce i odbieranego na powierzchni Ziemi uderza w czujniki wewnątrz urządzenia, które mierzą gęstość wahań w pełnym polu 180 stopni otaczających instrument.

Piranometr słoneczny działa poprzez pomiar liczby fotonów, małych jednostek światła, które z czasem wpływają na chemiczne lub fizyczne urządzenie wewnątrz instrumentu. Zwykle jest to najbardziej przydatne w identyfikacji długości fal ultrafioletowych i światła widzialnego widma. Piranometry na ogół nie są zasilane, ponieważ każdy ze składników w układzie albo reaguje na promieniowanie słoneczne, albo jest pod jego bezpośrednim wpływem.

Większość opartych na chemikaliach piranometrów wykorzystuje rozwiązanie fotoreaktywnych i wrażliwych na ciepło substancji chemicznych, które mogą mierzyć całkowity poziom promieniowania elektromagnetycznego. Sama substancja chemiczna wymaga procesu, w którym promieniowanie można zidentyfikować na podstawie zaabsorbowanego światła. Nazywa się to wydajnością kwantową i powoduje reakcję z powodu braku światła, dzięki czemu każda substancja chemiczna jest przydatna w piranometrze. Najczęstsze przykłady chemikaliów stosowanych w tych instrumentach obejmują ferrioksalan potasu, kwas monochlorooctowy i zielony leukocyjanek malachitu.

Fizyczne typy piranometrów obejmują bolometry, termopale i fotodiody. Bolometry wykorzystują cienką warstwę metalu przymocowaną do radiatora, który utrzymuje stałą temperaturę, umożliwiając urządzeniu rozpoznawanie poziomów promieniowania słonecznego. Stosy termiczne przekształcają ciepło w energię elektryczną poprzez połączone ze sobą urządzenia szeregowo, mierząc napięcie wyjściowe w celu ustalenia promieniowania. Fotodiody wykorzystują podobną technikę przekształcania światła w prąd lub napięcie, co umożliwia pomiar.

Poziom możliwego pomiaru w piranometrze zmienia się w zależności od położenia samego Słońca. Idealne warunki są dostarczane przez Słońce znajdujące się bezpośrednio nad głową, jednak pewne pomiary można wykonać pod różnymi kątami, pod warunkiem zidentyfikowania wpływu promieniowania. Gdy Słońce znajduje się pod kątem 90 stopni od instrumentu, nie można wykonać pomiaru. Normalne promieniowanie powierzchniowe spowodowane przez kąt pochylenia Słońca między 0,5 a 60 stopni można zmierzyć proporcjonalnie. Jednak gdy Słońce uderza w zenit, bezpośrednio nad urządzeniem, pomiar jest całkowicie dokładny.

Większość piranometrów jest wyposażona w szklaną kopułę, aby zapewnić odpowiednie właściwości kierunkowe. Ogranicza to odpowiedź do idealnych parametrów pomiarowych w zakresie od 300 do 2 800 nanometrów. Ma również drugorzędne znaczenie w zachowaniu pełnego pola 180 stopni i zapewnieniu bezpieczeństwa.