Дубоки слој звездане атмосфере има високу температуру, а плитки слој има ниску температуру. Очигледно, цела атмосфера није у строгом стању термичке равнотеже. Дакле, закон термодинамичке равнотеже не важи за целу звездану атмосферу. Да би описали топлотно стање звездане атмосфере, К. Шварцшилд и Милн су предложили локалну термодинамичку равнотежу 1906. и 1921. године.
