统计平衡方程（statistical equilibrium equation），理学-天文学-天体物理学-理论天体物理学-恒星大气理论-恒星大气模型-局部热动平衡，描述恒星大气处于稳定状态时，原子在每个能级上的数目不随时间而变，也即单位时间内跃迁到某能级的数目应等于从该能级跃迁至其他能级的数目过程的方程称。又称能级平衡方程。它的一般形式为：式中和分别为第和能级的原子数目；和分别为至能级的辐射跃迁概率和碰撞跃迁概率；为原子的总能级数（包括连续态）。因此，总计有个方程，但是只有个方程是线性独立的。为解出各能级的绝对原子数目，还需要加入一个总粒子数守恒方程：式中为单位体积中该种原子的总数目。在非局部热动平衡时，必须求解完整的统计平衡方程才能获得原子的能级分布。