В сентябре и марте

высота Солнца над горизонтом, а, следовательно, и угол падения солнечных лучей

одинаковы. Почему же в Москве средние месячные температура этих месяцев

существенно различаются: в марте она ниже - 6° С, а в сентябре выше - 8° С?

Ну, это все потому, что атмосфера (а еще больше влияющая на нее гидросфера) инертна и нагревается и остывает постепенно. Помимо этого, в сентябре почва и водоемы нагреты за лето и отдают свое тепло в атмосферу, в марте значительная часть солнечного тепла отражается от снега или тратится на его таяние.