在恒星大气中,若在单位体积里处于某一电离态r的原子总数目为Nr,处于同一电离态r某一激发态i的原子数为Nr,i,则比值
符合玻耳兹曼分布律
。
式中gi为统计权重;ur为配分函数;Ei为激发电位;k为玻耳兹曼常数;温度TB称为激发温度。恒星(包括太阳)大气的激发温度可用生长曲线方法求出。用生长曲线方法得出的激发温度在大多数情况下比有效温度低。例如,太阳的有效温度为5,770K,而由铁元素谱线的生长曲线得出的激发温度只有4,580K,而且对不同元素的激发温度值有很大的弥散度,可能对不同元素有不同的激发温度。对于恒星,有时二者可相差几千度,如天狼和双子座γ 的激发温度大约为6,000K,而有效温度则高达10,000K。这是恒星大气不处于严格的热动平衡的表征。