ηλιογράφος / καταγραφέας ηλιοφάνειας

Ένα μετεωρολογικό όργανο, γνωστό επίσης ως ηλιοφανογράφος, που επιτρέπει την καθημερινή καταγραφή των χρονικών διαστημάτων κατά τα οποία η ηλιακή ακτινοβολία προσπίπτει άμεσα ή, ελλείψει αυτού, φτάνει στην επιφάνεια της Γης με επαρκή ένταση ώστε να παράγει καλά καθορισμένες σκιές. Αυτή η τελευταία περίπτωση συμβαίνει όταν υπάρχει ένα λεπτό στρώμα υψηλών νεφών στον ουρανό. Ο ηλιογράφος που χρησιμοποιείται συνηθέστερα στα μετεωρολογικά παρατηρητήρια είναι ο λεγόμενος τύπος Campbell-Stokes· ονομασμένος προς τιμήν του John Francis Campbell (1822-1885), ο οποίος τον εφηύρε το 1853, και του George Gabriel Stokes (1819-1903), ο οποίος τον τελειοποίησε το 1879. Το κύριο στοιχείο του είναι μια συμπαγής γυάλινη σφαίρα, διαμέτρου 96 mm, τοποθετημένη σε μεταλλική βάση σε σχήμα σφαιρικού θόλου, πάνω στην οποία τοποθετείται, στερεωμένη ανάμεσα σε δύο αυλακώσεις, μια διαβαθμισμένη χάρτινη λωρίδα τυπωμένη με τις ώρες. Η σφαίρα λειτουργεί ως συγκλίνων φακός, ανεξάρτητα από την κατεύθυνση από την οποία προσπίπτει το ηλιακό φως. Όταν ο ήλιος αναδύεται πάνω από τον ορίζοντα, το φως προσπίπτει στη σφαίρα και αυτή συγκεντρώνει τις ακτίνες σε ένα σημείο της λωρίδας, καίγοντάς το. Καθώς ο ήλιος ανεβαίνει, το σημείο σύγκλισης αλλάζει, σχηματίζοντας ένα απανθρακωμένο ίχνος πάνω στη λωρίδα, το οποίο διακόπτεται μόνο κατά τη διάρκεια του χρόνου που ο ήλιος καλύπτεται από σύννεφα. Υπάρχουν τρεις διαφορετικές θέσεις όπου μπορεί να στερεωθεί η χάρτινη λωρίδα, καθώς και τρία διαφορετικά μοντέλα λωρίδας (ένα ευθύ, ένα κοντό καμπύλο και ένα μακρύ καμπύλο), δεδομένου ότι ανάλογα με την εποχή του έτους, ο ήλιος φτάνει σε μεγαλύτερο ή μικρότερο ύψος πάνω από τον ορίζοντα, μεταβάλλοντας επίσης την κλίση της πορείας του σε σχέση με το έδαφος. Κάθε μέρα τοποθετείται μια λωρίδα στον ηλιογράφο, πάνω στην οποία καταγράφονται οι ώρες ηλιοφάνειας.