Lớp sâu của bầu khí quyển sao có nhiệt độ cao và lớp nông có nhiệt độ thấp. Rõ ràng, toàn bộ bầu khí quyển không ở trạng thái cân bằng nhiệt nghiêm ngặt. Do đó, định luật cân bằng nhiệt động lực học không áp dụng cho toàn bộ bầu khí quyển sao. Để mô tả trạng thái nhiệt của bầu khí quyển sao, K. Schwarzschild và Milne đã đề xuất cân bằng nhiệt động lực học địa phương lần lượt vào năm 1906 và 1921.
