Wie misst man Strahlungen?
Wenn man die Wolkenbedeckung im sichtbaren Bereich über längere Zeit betrachtet, kann man anhand der sehr hohen Reflexion (die Wolken erscheinen fast ganz weiß) den Anteil des Sonnenlichts berechnen, der im Durchschnitt von Erde und Atmosphäre absorbiert wird.
Zur direkten Messung der Strahlung auf der Erde können folgende Parameter bestimmt werden:
a) Sonnenscheindauer
Die Angabe der Sonnenscheindauer basiert im eigentlichen Sinn nicht auf einer Strahlungsmessung, wird aber aufgrund ihrer großen Bedeutung als Hauptstrahlungsquelle dennoch mit aufgeführt.
Wie bereits auf vorhergehenden Seiten erwähnt, ist die maximal mögliche Sonnenscheindauer an den Tagen des Jahres, an denen die Sonne am längsten über dem Horizont steht.
Eine Möglichkeit des Messens wäre also, den Horizont mit einem Theodoliten Schritt für Schritt abzutasten und die Horizonthöhen in eine Sonnenbahnkarte einzutragen.
Einfacher, jedoch etwas ungenauer, misst das Horizontoskop nach TONNE. Eine aus Plexiglas bestehende Halbkugel ist über einer kreisförmigen Plexiglasscheibe montiert. Blickt man von oben auf die Halbkugel, sieht man darin den Horizont gespiegelt. Auf ein transparentes Papier, das von unten auf die Scheibe gespannt wird, kann man somit den gespiegelten Horizont zeichnen. Die maximale Sonnenscheindauer bestimmt man anschließend wieder mithilfe der Sonnenbahnkarte.
Die 3. und eleganteste Möglichkeit bietet der Sonnenscheinautograph nach CAMPBELL-STOKES. Er besteht aus einer Glaskugel, die von einer konzentrischen Kugelschale umgriffen ist. Die Kugelschale ist genau im Abstand der Brennweite der Kugel montiert, so dass bei Sonnenschein ein in der Kugelschale befestigtes Registrierpapier angesengt wird. Durch die Erdrotation ergibt sich im Laufe eines Tages eine Brennspur.
b) Kurzwellige Strahlung
Die Intensität des einfallenden Sonnenscheins wird mithilfe von Pyranometern gemessen. Aus einer Vielzahl solcher Instrumente setzt sich das Solarimeter zusammen. Das Messelement, ein 1cm² großes geschwärztes Plättchen ist unter einer doppelwandigen Glashaube waagerecht montiert. Es absorbiert die auftreffende Globalstrahlung und erwärmt sich dabei. Durch die Temperaturdifferenz zur Umgebung wird die Intensität kurzwelliger Strahlung bestimmt. Für langwellige Strahlung ist Glas undurchlässig.
Die zusätzliche Anbringung eines Schattenrings über dem Gerät ermöglicht die Messung der Himmelsstrahlung. Vergleicht man die Temperaturwerte eines bestrahlten und eines beschatteten Pyranometers, lässt sich aus deren Differenz die Sonnenstrahlung berechnen.
c) Strahlungsbilanz
Zur Messung des gesamten (kurz- und langwelligen) Strahlungsbereichs bringt man anstatt einer Glashaube, einen Kunststoff Lupolen an. Diese Intstrumente nennt man Strahlungsbilanzmesser.
Anmerkung:
Strahlungsströme bzw. Strahlungsstromdichten werden gewöhnlich in Watt pro Quadratmeter [W/m²] angegeben.