Что такое пиранометр

Пиранометр представляет собой специализированный прибор, предназначенный для квантитативной оценки рассеянной солнечной радиации, достигающей земной поверхности. Это устройство, как правило, имеет форму небольшого диска и функционирует на основе фиксации количества фотонов, которые взаимодействуют с его детекторными элементами.

Основные разновидности пиранометров делятся на физические и химические, в зависимости от природы их рабочих компонентов. Обе категории устройств обладают способностью работать автономно, без внешних источников питания, что значительно расширяет их применимость. Процесс измерения солнечной радиации происходит через прямое воздействие солнечных лучей на чувствительные элементы, что обеспечивает точность и надежность сбора данных.

Исторический пример: пиранометр Янишевского

В эпоху Советского Союза широкую популярность приобрел пиранометр, разработанный Ю.Д. Янишевским. Этот прибор включал в себя термоэлектрическую батарею, сформированную из чередующихся полосок константана и манганина. Разнообразие покрытий — магнезия для нечетных спаев и сажа для четных — создавало условия для различного поглощения солнечного света, в результате чего между полосками возникала разность температур. Эта температурная разница приводила к генерации термоэлектрического напряжения, которое затем измерялось с помощью гальванометра.

Такая методика позволяла точно определить интенсивность падающей солнечной радиации. Для защиты от воздействия инфракрасного излучения конструкция пиранометра была снабжена стеклянной крышкой.

Основные виды современных пиранометров

Современные пиранометры могут быть классифицированы на два основных типа: химические и физические.

Химические пиранометры функционируют на основе реакции растворов химических веществ, чувствительных к изменениям температуры и света, что позволяет определять уровень электромагнитного излучения через квантовый выход, указывающий на количество поглощаемой радиации. В состав таких пиранометров входят монохлорускусная кислота и ферриоксалат калия.

Физические пиранометры оборудованы фотодиодами, термобатареями и болометрами, которые трансформируют тепло в электрический ток и измеряют выходное напряжение, обеспечивая точное и быстрое считывание данных. Выбор между этими видами зависит от специфических требований к точности, скорости измерений и условий эксплуатации.

Применение пиранометров в различных сферах

Пиранометры находят широкое применение во множестве отраслей, где критически важно точное измерение рассеянной солнечной радиации. Основные области использования включают энергетику и метеорологию, где эти приборы необходимы для мониторинга и анализа солнечной активности. Также их используют в строительстве для оценки солнечного воздействия на материалы и в промышленности для исследования свойств материалов под воздействием ультрафиолета.

Альбедометры, вариант пиранометров с двумя измерительными устройствами, позволяют изучать отраженное от поверхностей альбедо, обеспечивая более полное понимание воздействия солнечных лучей на различные поверхности. Применение одного пиранометра возможно, но для комплексного анализа потребуется его поворот на 180º, что может увеличить продолжительность и сложность исследований.