Instruments de mesure du rayonnement solaire

Les instruments de mesure du rayonnement solaire sont des appareils utilisés pour mesurer l'intensité du rayonnement solaire, qui comprend la lumière du soleil ainsi que d'autres formes de rayonnement électromagnétique émis par le Soleil. Ces instruments sont essentiels pour une variété d'applications, notamment la recherche sur l'énergie solaire, les études climatiques, les tests d'efficacité des panneaux solaires et la surveillance de l'environnement. 

La mesure du rayonnement solaire est essentielle pour diverses applications, notamment la météorologie, la climatologie, la recherche sur l'énergie solaire et l'agriculture. Voici un aperçu des principaux instruments utilisés pour mesurer le rayonnement solaire :

1. Pyranomètres : Ce sont les instruments les plus courants pour mesurer le rayonnement solaire global, c'est-à-dire la quantité totale de rayonnement solaire direct et diffus reçue depuis un champ hémisphérique sur une surface perpendiculaire aux rayons du soleil. Les pyranomètres sont largement utilisés dans les stations météorologiques, pour les études sur l'énergie solaire et la recherche agricole. Ils sont généralement constitués d'un capteur thermopile qui convertit la chaleur du rayonnement solaire en signal électrique. 

2. Pyrhéliomètres : Ces instruments mesurent le rayonnement solaire direct à incidence normale. Contrairement aux pyranomètres , les pyrhéliomètres ont un champ de vision étroit et doivent être pointés directement vers le soleil, généralement à l'aide d'un suiveur solaire. Les pyrhéliomètres sont essentiels pour évaluer l'efficacité des systèmes d'énergie solaire concentrée et pour évaluer en détail la ressource solaire.

3. Pyranographes : Il s'agit essentiellement de pyranomètres enregistreurs qui fournissent un enregistrement continu du rayonnement solaire au fil du temps. Ils utilisent un enregistreur graphique attaché au pyranomètre pour tracer l'intensité du rayonnement solaire tout au long de la journée. Ces données historiques sont précieuses pour analyser les modèles et les changements du rayonnement solaire. 

4. Enregistreurs d'ensoleillement : Un instrument traditionnel, l'enregistreur d'ensoleillement, mesure la durée de l'ensoleillement. Il utilise généralement une lentille en verre sphérique pour focaliser les rayons du soleil sur un papier ou une carte calibré, brûlant une trace qui peut être mesurée pour déterminer le nombre d'heures d'ensoleillement. Bien qu'ils ne soient pas aussi précis que les capteurs électroniques modernes, les enregistreurs d'ensoleillement sont encore utilisés dans certaines stations météorologiques.

 5. Spectroradiomètres : Ces instruments mesurent le rayonnement solaire sur une large gamme de longueurs d'onde, fournissant des données spectrales détaillées sur le rayonnement solaire. Les spectroradiomètres sont essentiels dans les applications de recherche, telles que l'étude de la composition atmosphérique, la compréhension des processus de photosynthèse des plantes et l'évaluation de la réponse spectrale des panneaux solaires. 

6. Albédomètres : Il s'agit essentiellement de deux pyranomètres montés dos à dos, l'un orienté vers le haut pour mesurer le rayonnement solaire entrant et l'autre orienté vers le bas pour mesurer le rayonnement réfléchi. Les albédomètres sont utilisés pour calculer l'albédo (réflectivité) de la surface de la Terre, ce qui est important dans la modélisation du climat et les études environnementales.

7. Radiomètres nets : Les radiomètres nets sont conçus pour mesurer le bilan radiatif net entre le rayonnement entrant et sortant à la surface de la Terre. Ils se composent généralement de quatre capteurs : deux pyranomètres (pour le rayonnement à ondes courtes) et deux pyrgéomètres (pour le rayonnement à ondes longues), orientés vers le haut et vers le bas. Ces instruments sont essentiels dans les études liées au bilan énergétique de surface et à l'évapotranspiration.

8. Capteurs et réseaux solaires : ils peuvent inclure une variété de capteurs qui mesurent différents aspects du rayonnement solaire, tels que l'irradiance solaire totale, l'irradiance diffuse ou le rayonnement réfléchi.

9. Thermomètres à rayonnement : ils utilisent la réponse en température d'un capteur pour mesurer la puissance radiante du soleil. Ils peuvent être utilisés pour déduire l'irradiance solaire lorsqu'ils sont correctement calibrés.

10. Solarimètre : terme général désignant tout instrument utilisé pour mesurer le rayonnement solaire, qui peut inclure une variété des instruments mentionnés ci-dessus.

11. Instruments satellitaires : les satellites équipés de capteurs de rayonnement solaire fournissent une vue globale de l’irradiance solaire et sont essentiels pour la surveillance du climat à long terme et l’évaluation des ressources en énergie solaire.

Chacun de ces instruments doit être soigneusement calibré pour garantir des mesures précises, et ils nécessitent souvent des boîtiers de protection ou des filtres pour résister aux conditions environnementales auxquelles ils sont exposés, telles que la température, l'humidité, la poussière et la pluie. 

Chacun de ces instruments joue un rôle spécifique dans l'étude et l'utilisation complètes du rayonnement solaire. Le choix de l'instrument dépend des exigences particulières de l'application, telles que le type de rayonnement à mesurer, la précision souhaitée et le budget disponible.