恒星大气深层温度高﹐浅层温度低﹐整个大气显然不处于严格的热动平衡状态。因此﹐热动平衡规律不适用于恒星大气整体。为了描述恒星大气的热状态﹐K.史瓦西和米尔恩分别于1906年和1921年各自提出了局部热动平衡假设(缩写为LTE)。根据这一假设﹐恒星大气内任一局部小区域﹐都可以引入一个局部温度来表徵它的热状态。在这小区域内﹐电子的速度分布﹑原子的激发和电离状态﹑物质和辐射的相互作用等﹐都可以用与局部温度等物理参数相对应的热动平衡关系──麦克斯韦速度分布律﹑玻耳兹曼公式﹑萨哈公式和基尔霍夫定律等来描述。对于偏离热动平衡不大的恒星大气﹐按照局部热动平衡假设所求得的理论结果与观测结果基本相符。这表示局部热动平衡可以近似地描述恒星大气的物理状态。