Un piranometro è uno strumento progettato per misurare la potenza del calore e della luce del sole. Utilizzato principalmente in campo meteorologico, la radiazione solare viene identificata con un piranometro posto su una superficie piana. L’intero spettro di frequenza della radiazione elettromagnetica proiettata dal Sole e ricevuta sulla superficie terrestre colpisce i sensori all’interno del dispositivo, che misura la densità delle fluttuazioni nell’intero campo di 180 gradi che circonda lo strumento.
Un piranometro solare funziona misurando il numero di fotoni, piccole unità di luce, che nel tempo hanno un impatto su un dispositivo chimico o fisico all’interno dello strumento. Di solito, questo è più facilmente utile per identificare le lunghezze d’onda dell’ultravioletto 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 stessa sostanza chimica richiede un processo mediante il quale la radiazione è identificabile dalla luce assorbita. Questo è noto come resa quantica e produce una reazione dovuta alla mancanza di luce, rendendo ogni sostanza chimica utile nel piranometro. Gli esempi più comuni di sostanze chimiche utilizzate in questi strumenti includono il ferriossalato di potassio, l’acido monocloroacetico e il leucocianuro di verde malachite.
I tipi fisici di piranometri includono bolometri, termopili e fotodiodi. I bolometri utilizzano un sottile strato di metallo attaccato a un dissipatore di calore che mantiene una temperatura costante, consentendo al dispositivo di riconoscere i livelli di radiazione solare. Le termopile convertono il calore in elettricità attraverso dispositivi accoppiati in serie, misurando l’uscita di tensione per determinare la radiazione. I fotodiodi utilizzano una tecnica simile per convertire la luce in corrente o tensione, consentendo la misurazione.
Il livello di possibile misurazione in un piranometro varia a seconda della posizione del Sole stesso. Le condizioni ideali sono fornite dal Sole che si trova direttamente sopra la testa, tuttavia, alcune misurazioni possono essere effettuate da diverse angolazioni, purché venga identificato l’impatto della radiazione. Quando il Sole si trova ad un angolo di 90 gradi dallo strumento, non è possibile effettuare alcuna misurazione. La normale radiazione superficiale, causata dall’inclinazione del Sole tra 0.5 e 60 gradi, può essere misurata in modo proporzionale. Tuttavia, quando il Sole raggiunge lo zenit, direttamente sopra il dispositivo, la misurazione è perfettamente accurata.
La maggior parte dei piranometri è dotata di una cupola di vetro per garantire i corretti attributi direzionali. Ciò limita la risposta entro 300-2,800 nanometri, i parametri di misurazione ideali. Ha anche scopi secondari nel preservare l’intero campo a 180 gradi e fornire schermatura di sicurezza.