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Une ligne isotherme, ou plus simplement isotherme, est une ligne ou frontière fictive le long de laquelle la température est constante. On peut définir une infinité d'isothermes, pour chaque température mesurable. Le terme est surtout employé en météorologie et en climatologie pour désigner les zones de même température de l'air au sol ou en altitude, mais il est également utilisé en océanographie pour l'analyse de la température de l'eau, en géothermie pour la température du sous-sol terrestre, en astrophysique pour la mesure de la température de la surface et des profondeurs des étoiles comme le Soleil, etc. On peut construire des isothermes pour l'étude de tous les corps et fluides grâce à des sondages appropriés. Aux isothermes sont liées les températures et leurs variations ; à ces secondes mesures sont rattachées des variations de grandeurs physiques diverses : pression, transformation de la matière...