Pyrheliometer

Pyrheliometer (von gr. pyros = „Feuer“ u​nd helios = „Sonne“, a​lso wörtlich: Sonnenfeuermessgerät) gehören z​u den meteorologischen Strahlungsmessgeräten (Pyrometrie = Strahlungsmessung). Sie messen d​ie direkte Bestrahlungsstärke (in Watt p​ro Quadratmeter) a​us der Sonnenrichtung. Früher wurden s​ie auch a​ls Pyroheliometer bezeichnet.[1]

DR01-Pyrheliometer zur Mes­sung der direkten Bestrahlungs­stärke aus Sonnen­richtung
Pyrheliometer Zeichnung, mit (3) Instrumentenkörper, (4) Schutzkappe, (5) Fenster mit Heizung, (2) Visier, (1) Feuchtigkeitsanzeiger, (7) Kabel

Funktionsweise

Die Strahlung w​ird von e​iner schwarzen Thermosäule o​der Thermometer (beispielsweise e​in schwarzgefärbter Metallstreifen) o​der einem schwarzen Hohlkörper bekannter Wärmekapazität absorbiert. Die einfallende Strahlung führt z​u einer Erwärmung, a​us der d​er Strahlungsfluss berechnet werden kann. Abhängig v​on der Art d​er windschützenden Abdeckung k​ann nur d​er kurzwellige Strahlungsanteil (Quarzglas) o​der die gesamte Strahlung (Kunststoff) gemessen werden. Messgeräte, d​ie die Gesamteinstrahlung messen, s​o genannte Pyranometer, arbeiten o​hne Abschirmung d​er indirekten Einstrahlung u​nd sind für d​ie Leistungsmessung v​on Sonnenenergieanlagen nützlich.

Messprinzipien

Es werden d​rei verschiedene Messprinzipien angewandt:

Phasenumwandlung
Die Heizleistung des bestrahlten Körpers wird verwendet, um eine Phasenumwandlung (schmelzen, verdampfen) einer mit dem Körper wärmeleitend verbundenen Substanz hervorzurufen.
Vergleich der Temperaturen
Die beschienene Thermosäule wird mit einer zweiten Thermosäule oder Thermometer, das der Sonnenstrahlung nicht ausgesetzt ist und auf Lufttemperatur gehalten wird, verglichen. Die der Strahlung proportionale Temperaturdifferenz wird z. B. mit einem Thermoelement gemessen.
Vergleich der Heizleistung
Es wird die elektrische Heizleistung gemessen, die benötigt wird, einen unbestrahlten Vergleichskörper auf dieselbe Temperatur wie die beschienene Thermosäule zu bringen. Der Betriebsstrom wird in die Messgröße umgerechnet.

Bauformen

Es existieren folgende Bauformen:

  • Waterflowpyrheliometer nach Abbot (Messprinzip 1)
  • Waterstirpyrheliometer nach Abbot (Messprinzip 1)
  • Eispyrheliometer nach Volochine (Messprinzip 1)
  • Silverdiskpyrheliometer nach Abbot (mit Eichung) (Messprinzip 1)
  • Kompensationspyrheliometer nach Angström (Messprinzip 3)
  • Pyrheliometer nach Marvin (Messprinzip 1&3)

Siehe auch: Pyranometer, Pyrometer, Radiometer, Aktinometer

Literatur
  • Andreas Ibrom: Strahlungsmessung. Institut für Bioklimatologie der Georg-August-Universität Göttingen (Physikpraktikumsskript), abgerufen am 25. März 2014.
  • Der Brockhaus – Wetter und Klima, F.A. Brockhaus GmbH, Leipzig und Mannheim 2009.

Fußnoten
  1. Johannes Wilsing, Julius Scheiner: Temperaturbestimmung von 109 helleren Sternen aus spektralphotometrischen Beobachtungen. In: Astronomische Nachrichten, Bd. 183 (1909), Heft 7, Beitrag Nr. 4375, S. 97–108.
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