O `Convert.ToDouble` considera a cultura, como você não informou uma cultura como parâmetro será usada a configurada globalmente (no sistema operacional ou alguma configuração global pra aplicação ou pra VM). Provavelmente você está com a cultura em português (onde o separador de decimal é virgula) e está inserindo a entrada usando ponto como separador (ou vice-versa).

Se o tratamento de cultura não importa muito pra você (ao que parece é uma aplicação para fins de estudos) é possível usar `CultureInfo.InvariantCulture` e considerar o ponto como o divisor de decimais.

Isso vai funcionar pra ambos os códigos postados.

```csharp
string[] notas = new string[5];
Console.WriteLine("Informe 5 notas: ");
notas = Console.ReadLine().Split(' ');

double soma = 0;
for (int i = 0; i < notas.Length; i++)
{
    soma += Convert.ToDouble(notas[i], CultureInfo.InvariantCulture); 
}

Console.WriteLine(soma);
```

Note que o melhor tipo de dados para armazenar notas é `decimal` e não `double`. Você ver um pouco mais sobre isso em:
 * [Melhor tipo de dados para trabalhar com dinheiro?](https://pt.stackoverflow.com/questions/5746/melhor-tipo-de-dados-para-trabalhar-com-dinheiro/5760#5760)
 * [Que tipo de dados (double, float ou decimal) eu deveria usar para representar moeda em .NET com C#?](https://pt.stackoverflow.com/q/11340/18246)