Vad är en pyrheliometer?
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 spårningsanordning som följer solens rörelser. Efter att solljus kommer in i pyrheliometern omvandlas den till en elektrisk spänning av en termopil. Denna spänning kan sedan kalibreras för att ge enheter watt per kvadratmeter, standardenheterna för solbestrålning. Pyrheliometrar används för vetenskaplig forskning och för placering av solpaneler.
Solbestrålning är ett mått på flödet av solstrålning, eller solenergin per tidsenhet, per enhetsarea. Det beror på mätplatsen - solbestrålning nära solens yta kommer att vara mycket större än på jordens avstånd. Det finns faktiskt variationer i solbestrålning över jordens yta; dessa beror på mängden atmosfär som solljus måste tränga in i, och i mindre utsträckning, skillnader i avstånd från solen. Den genomsnittliga solbestrålningen på jordens avstånd från solen är cirka 1 366 watt per kvadratmeter.
Pyrheliometrar placerade på jordens yta mäter solbestrålningen efter att den tränger in i atmosfären. I atmosfären är en del solljus spridd; denna typ av diffust solljus kan mätas med ett annat instrument, kallad en pyranometer. Solljuset som inte är spridd kommer in i pyrheliometern och träffar en termopil.
En termopil är en enhet 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 ger en elektrisk ström när de är anslutna. I en pyrheliometer vetter den ena änden av termopilen 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 termopilen. När solbestrålningen är högre, mäts en högre elektrisk spänning.
Pyrheliometrar används ofta för att studera förändringar i solstrålningens produktion, till exempel den 11-åriga solcykeln. En annan tillämpning av pyrheliometern är placering och design av solpaneler. Olika delar av jorden får olika mängder solbestrålning, och dessa data kan samlas in med pyrheliometrar och användas för att skapa kartor över genomsnittliga strålningsnivåer. Polära breddegrader har i allmänhet mindre inkommande solstrålning, medan andra områden har lägre nivåer på grund av ofta molniga himmel. Dessa kartor kan hjälpa dig att informera var det är vettigt att placera solpaneler.