Το βαθύ στρώμα της αστρικής ατμόσφαιρας έχει υψηλή θερμοκρασία και το ρηχό στρώμα έχει χαμηλή θερμοκρασία. Προφανώς, ολόκληρη η ατμόσφαιρα δεν βρίσκεται σε κατάσταση αυστηρής θερμικής ισορροπίας. Επομένως, ο νόμος της θερμοδυναμικής ισορροπίας δεν ισχύει για ολόκληρη την αστρική ατμόσφαιρα. Για να περιγράψουν τη θερμική κατάσταση της αστρικής ατμόσφαιρας, οι K. Schwarzschild και Milne πρότειναν τοπική θερμοδυναμική ισορροπία το 1906 και το 1921 αντίστοιχα.
