Ein Pyranometer ist ein Instrument, das entwickelt wurde, um die Kraft der Wärme und des Lichts der Sonne zu messen. Die Sonnenstrahlung wird hauptsächlich im meteorologischen Bereich verwendet und mit einem auf einer ebenen Fläche platzierten Pyranometer identifiziert. Das gesamte Frequenzspektrum der von der Sonne projizierten und auf der Erdoberfläche empfangenen elektromagnetischen Strahlung trifft auf Sensoren im Gerät, die die Dichte der Fluktuationen im gesamten Feld von 180 Grad um das Instrument messen.
Ein Solarpyranometer funktioniert, indem es die Anzahl der Photonen, kleine Lichteinheiten, misst, die im Laufe der Zeit entweder auf ein chemisches oder physikalisches Gerät innerhalb des Instruments einwirken. Normalerweise ist dies am einfachsten bei der Identifizierung der ultravioletten und sichtbaren Wellenlängen des Spektrums nützlich. Pyranometer sind in der Regel stromlos, da jede der Komponenten des Systems entweder direkt auf die Sonneneinstrahlung reagiert oder von ihr beeinflusst wird.
Die meisten Pyranometer auf chemischer Basis verwenden eine Lösung aus photoreaktiven und wärmeempfindlichen Chemikalien, die das Gesamtniveau der elektromagnetischen Strahlung messen können. Die Chemikalie selbst erfordert einen Prozess, bei dem die Strahlung aus absorbiertem Licht identifizierbar ist. Dies ist als Quantenausbeute bekannt und führt aufgrund des Lichtmangels zu einer Reaktion, die jede Chemikalie im Pyranometer nützlich macht. Die gebräuchlichsten Beispiele für Chemikalien, die in diesen Instrumenten verwendet werden, sind Kaliumferrioxalat, Monochloressigsäure und Malachitgrün-Leukocyanid.
Physikalische Arten von Pyranometern umfassen Bolometer, Thermosäulen und Photodioden. Bolometer verwenden eine dünne Metallschicht, die an einem Kühlkörper angebracht ist, der eine konstante Temperatur aufrechterhält und es dem Gerät ermöglicht, die Sonneneinstrahlung zu erkennen. Thermosäulen wandeln Wärme durch in Reihe geschaltete Geräte in Elektrizität um und messen die Ausgangsspannung, um die Strahlung zu bestimmen. Photodioden verwenden eine ähnliche Technik, um Licht in Strom oder Spannung umzuwandeln, was eine Messung ermöglicht.
Die Höhe der möglichen Messung in einem Pyranometer variiert je nach Sonnenstand. Ideale Bedingungen liefert die Sonne direkt über ihnen, jedoch können bestimmte Messungen aus verschiedenen Winkeln durchgeführt werden, solange die Strahlungseinwirkung identifiziert wird. Wenn sich die Sonne in einem 90-Grad-Winkel vom Instrument befindet, kann keine Messung durchgeführt werden. Die normale Oberflächenstrahlung, die durch einen Sonnenstand zwischen 0.5 und 60 Grad verursacht wird, kann proportional gemessen werden. Wenn die Sonne jedoch direkt über dem Gerät ihren Zenit erreicht, ist die Messung absolut genau.
Die meisten Pyranometer sind mit einer Glaskuppel ausgestattet, um die richtigen Richtungseigenschaften zu gewährleisten. Dies begrenzt das Ansprechverhalten auf 300 bis 2,800 Nanometer, die idealen Messparameter. Es hat auch sekundäre Zwecke, indem es das volle 180-Grad-Feld erhält und eine Sicherheitsabschirmung bietet.