Pirheliometar je instrument koji se koristi za mjerenje izravnog sunčevog zračenja na određenom mjestu. Budući da ih je potrebno usmjeriti izravno na sunce, pirheliometri se obično postavljaju na uređaj za praćenje koji prati kretanje Sunca. Nakon što sunčeva svjetlost uđe u pirheliometar, termopilom se pretvara u električni napon. Taj se napon zatim može kalibrirati kako bi se dobile jedinice vata po kvadratnom metru, standardne jedinice sunčevog zračenja. Pirheliometri se koriste za znanstvena istraživanja i za postavljanje solarnih panela.
Sunčevo zračenje je mjera protoka sunčevog zračenja, odnosno sunčeve energije u jedinici vremena, po jedinici površine. Ovisi o mjestu mjerenja – sunčevo zračenje blizu površine sunca bit će mnogo veće nego na udaljenosti od Zemlje. Zapravo, postoje varijacije u sunčevom zračenju na površini Zemlje; oni ovise o količini atmosferske sunčeve svjetlosti koja mora prodrijeti i, u manjoj mjeri, o razlikama u udaljenosti od sunca. Prosječna sunčeva iradijacija na Zemljinoj udaljenosti od Sunca iznosi oko 1,366 vata po četvornom metru.
Pirheliometri postavljeni na Zemljinu površinu mjere sunčevo zračenje nakon što ono prodre u atmosferu. U atmosferi je nešto sunčeve svjetlosti raspršeno; ova vrsta difuzne sunčeve svjetlosti može se mjeriti drugim instrumentom, zvanim piranometar. Sunčeva svjetlost koja nije raspršena ulazi u pirheliometar i udara u termoelement.
Termopil je uređaj koji koristi Seebeckov efekt za stvaranje električnog napona na temelju temperaturnih razlika. Seebeckov efekt odnosi se na fenomen gdje će dva različita metala na različitim temperaturama proizvoditi električnu struju kada su spojeni. U pirheliometru, jedan kraj termoelementa je okrenut prema suncu dok drugi kraj ostaje zasjenjen. Ovakav raspored ostavit će dva metala na različitim temperaturama i stoga će dovesti do protoka struje u termoelementu. Kada je sunčevo zračenje veće, izmjerit će se veći električni napon.
Pirheliometri se obično koriste za proučavanje promjena u izlazu sunčevog zračenja, kao što je 11-godišnji solarni ciklus. Druga primjena pirheliometra je postavljanje i dizajn solarnih panela. Različiti dijelovi Zemlje primaju različite količine sunčevog zračenja, a ti se podaci mogu prikupiti pirheliometrima i koristiti za izradu karata prosječne razine zračenja. Polarne geografske širine općenito imaju manje dolaznog sunčevog zračenja, dok druga područja imaju niže razine zbog često oblačnog neba. Ove karte mogu pomoći u informiranju gdje ima smisla postaviti solarne panele.