Как зависит количество получаемого земной поверхностью от Солнца тепла от угла падения солнечных лучей?

Зависимость здесь простая: чем ближе солнечные лучи падают к перпендикуляру к поверхности, тем больше тепла получает каждый квадратный метр земной поверхности. И наоборот, чем более косо падают лучи, тем меньше тепла приходится на ту же площадь.

Главная причина в том, что один и тот же поток солнечной энергии при разных углах распределяется по-разному. Когда лучи падают почти отвесно, их энергия сосредоточена на меньшей площади, поэтому нагрев сильнее. Когда лучи идут под малым углом, та же энергия «размазывается» по большей площади, и нагрев получается слабее.

Например, если представить один и тот же пучок света:
при почти вертикальном падении он освещает маленькое пятно;
при косом падении — вытянутое и гораздо большее по площади.
Энергия у пучка та же самая, но во втором случае на каждый участок поверхности достаётся меньше.

С физической точки зрения это выражают так: количество солнечной энергии, приходящееся на единицу площади, убывает с уменьшением угла падения. Если говорить более точно, оно зависит от косинуса угла между лучом и нормалью к поверхности. В школьной географии это обычно формулируют проще: чем выше Солнце над горизонтом, тем больше нагрев поверхности.

Есть и вторая важная причина. При косом падении лучи проходят через атмосферу более длинный путь. Из-за этого часть энергии сильнее рассеивается и поглощается воздухом, водяным паром, пылью и облаками. Поэтому до поверхности доходит ещё меньше тепла, чем только из-за одного геометрического распределения по площади.

Именно этим объясняется:
более сильный нагрев днём, когда Солнце выше;
более слабый нагрев утром и вечером, когда лучи косые;
более тёплый климат в низких широтах;
смена времён года: летом Солнце поднимается выше, и поверхность получает больше тепла, зимой — ниже, и тепла меньше.

Итак, итог такой: чем больше угол падения солнечных лучей на земную поверхность в географическом смысле, тем больше тепла получает поверхность; чем меньше угол, тем слабее нагрев.