Un pyrhéliomètre est un instrument utilisé pour mesurer le rayonnement solaire direct à un endroit donné. Puisqu’ils doivent être pointés directement vers le soleil, les pyrhéliomètres sont généralement montés sur un dispositif de suivi qui suit les mouvements du soleil. Après que la lumière du soleil pénètre dans le pyrhéliomètre, elle est convertie en une tension électrique par une thermopile. Cette tension peut ensuite être calibrée pour donner des unités de watts par mètre carré, les unités standard de l’irradiance solaire. Les pyrhéliomètres sont utilisés pour la recherche scientifique et pour placer des panneaux solaires.
L’irradiance solaire est une mesure du flux de rayonnement solaire, ou de l’énergie solaire par unité de temps, par unité de surface. Cela dépend de l’emplacement de la mesure – l’irradiance solaire près de la surface du soleil sera beaucoup plus grande qu’à la distance de la Terre. En fait, il existe des variations dans l’irradiance solaire à la surface de la Terre ; ceux-ci dépendent de la quantité d’atmosphère que la lumière solaire doit pénétrer et, dans une moindre mesure, des différences de distance par rapport au soleil. L’irradiance solaire moyenne à la distance de la Terre du soleil est d’environ 1,366 XNUMX watts par mètre carré.
Des pyrhéliomètres placés à la surface de la Terre mesurent l’irradiance solaire après sa pénétration dans l’atmosphère. Dans l’atmosphère, un peu de lumière du soleil est dispersée; ce type de lumière solaire diffuse peut être mesuré par un instrument différent, appelé pyranomètre. La lumière du soleil qui n’est pas diffusée pénètre dans le pyrhéliomètre et frappe une thermopile.
Une thermopile est un appareil qui utilise l’effet Seebeck pour créer une tension électrique basée sur les différences de température. L’effet Seebeck fait référence au phénomène où deux métaux différents à des températures différentes produiront un courant électrique lorsqu’ils sont connectés. Dans un pyrhéliomètre, une extrémité de la thermopile fait face au soleil tandis que l’autre extrémité reste ombragée. Cet arrangement laissera les deux métaux à des températures différentes et, par conséquent, conduira à un flux de courant dans la thermopile. Lorsque l’irradiance solaire est plus élevée, une tension électrique plus élevée sera mesurée.
Les pyrhéliomètres sont couramment utilisés pour étudier les changements dans la production de rayonnement solaire, tels que le cycle solaire de 11 ans. Une autre application du pyrhéliomètre est le placement et la conception de panneaux solaires. Différentes parties de la Terre reçoivent différentes quantités d’irradiation solaire, et ces données peuvent être collectées par des pyrhéliomètres et utilisées pour créer des cartes des niveaux de rayonnement moyens. Les latitudes polaires ont généralement moins de rayonnement solaire entrant, tandis que d’autres régions ont des niveaux plus bas en raison du ciel souvent nuageux. Ces cartes peuvent aider à indiquer où il est judicieux de placer des panneaux solaires.