小惑星、太陽系外縁天体など小天体の見かけの明るさの時間変化を表す曲線（光度曲線を参照）。多くの小天体は球からはずれた形状をしているため、自転とともに太陽に照らされている見かけの面積（反射断面積）が変化して、光度が周期的に変動する。この光度の変動から天体の自転周期を求めることができる。小天体が楕円体に近い形をしていると仮定すれば、通常は1回の自転の間に2回光度曲線のピークがあるため、ある太陽位相角での1回の観測で自転周期と（光度変化の振幅に基づいて）反射断面積の軸比が測定できる。

異なる時期で光度曲線の観測を行えば、太陽位相角の違う時期の反射断面積の軸比が観測でき、このような観測を複数回異なる太陽位相角で行い、3個以上の光度曲線のデータから逆問題を解くことにより、自転軸の傾きや天体の形状を推定することも可能である。小天体の形状は、光度曲線以外にレーダー観測、赤外線による観測、恒星の掩蔽観測などの追加観測データによって精緻化される。

天体に衛星が存在し、主星と衛星が食を起こしている場合は、光度曲線の周期性に主星の自転周期と衛星の公転周期の影響も現れる。したがって、光度曲線で多重周期が観察されれば、その小天体は衛星を持つ可能性が高い。