Un pirheliómetro es un instrumento que se utiliza para medir la radiación solar directa en un lugar determinado. Dado que deben apuntar directamente al sol, los pirheliómetros generalmente se montan en un dispositivo de seguimiento que sigue los movimientos del sol. Una vez que la luz solar entra en el pirheliómetro, una termopila la convierte en voltaje eléctrico. Luego, este voltaje se puede calibrar para dar unidades de vatios por metro cuadrado, las unidades estándar de irradiancia solar. Los pirheliómetros se utilizan para la investigación científica y para la colocación de paneles solares.
La irradiancia solar es una medida del flujo de radiación solar, o la energía solar por unidad de tiempo, por unidad de área. Depende de la ubicación de la medición: la irradiancia solar cerca de la superficie del sol será mucho mayor que a la distancia de la Tierra. De hecho, existen variaciones en la irradiancia solar a través de la superficie de la Tierra; éstos dependen de la cantidad de atmósfera que debe penetrar la luz solar y, en menor medida, de las diferencias de distancia del sol. La irradiancia solar promedio a la distancia de la Tierra del sol es de aproximadamente 1,366 vatios por metro cuadrado.
Los pirheliómetros colocados en la superficie de la Tierra miden la irradiancia solar después de que penetra en la atmósfera. En la atmósfera, se dispersa algo de luz solar; este tipo de luz solar difusa se puede medir con un instrumento diferente, llamado piranómetro. La luz solar que no se dispersa ingresa al pirheliómetro y golpea una termopila.
Una termopila es un dispositivo que usa el efecto Seebeck para crear un voltaje eléctrico basado en las diferencias de temperatura. El efecto Seebeck se refiere al fenómeno en el que dos metales diferentes a diferentes temperaturas producirán una corriente eléctrica cuando se conecten. En un pirheliómetro, un extremo de la termopila mira hacia el sol mientras que el otro extremo permanece sombreado. Esta disposición dejará los dos metales a diferentes temperaturas y, por lo tanto, dará lugar a un flujo de corriente en la termopila. Cuando la irradiancia solar es más alta, se medirá un voltaje eléctrico más alto.
Los pirheliómetros se utilizan comúnmente para estudiar los cambios en la producción de radiación solar, como el ciclo solar de 11 años. Otra aplicación del pirheliómetro es la colocación y el diseño de paneles solares. Diferentes partes de la Tierra reciben diferentes cantidades de irradiancia solar, y estos datos pueden ser recolectados por pirheliómetros y usados para crear mapas de niveles promedio de radiación. Las latitudes polares generalmente tienen menos radiación solar entrante, mientras que otras áreas tienen niveles más bajos debido a cielos frecuentemente nublados. Estos mapas pueden ayudar a informar dónde tiene sentido colocar paneles solares.