К сожалению, болезнь не позволила Брюсу продолжить его любимое дело и участвовать в исследовательской работе петербургских ученых. Несмотря на это, в последние годы жизни, проведенные в Глинках, Брюс занимался активной научной деятельностью. Особенно это относится к его занятиям наблюдательной астрономией.
Астрономия
В. Л. Ченакал в «Очерках по истории русской астрономии» писал о Брюсе: «Приобретя еще в молодости путем самообразования превосходные по тому времени знания, Брюс систематически пополнял их всю жизнь. Особое внимание уделял он при этом физико-математическим наукам и особенно астрономии».
Исследования В. Л. Ченакала дают наиболее подробные сведения, связанные с деятельностью Якова Вилимовича в области астрономии. Автор приводит данные о библиотеке Брюса, называя около ста книг, специально посвященных вопросам астрономии. Среди авторов этих книг почти все классики астрономии (И. Гевелий, X. Гюйгенс, И. Ньютон, Д. Грегори, Д. Флэмстид, Э. Галлей, все видные астрономы XVI–XVII и начала XVIII века) и разные учебные руководства по теоретической и практической астрономии, а также литература по гномонике, различные календари и таблицы и множество книг по мореходной астрономии. Были в их числе и русские, и немецкие, и английские, и голландские, и шведские, и итальянские, и французские издания. «Одним словом, здесь было почти все, чем располагала астрономическая литература того времени. Иметь в своем личном пользовании такое богатое книжное собрание мог, конечно, только человек, серьезно интересующийся этой наукой».
Знания Брюса в астрономии были настолько основательными, что он начал сам писать астрономические сочинения.
Большой интерес представляет и в наше время, например, составленная и опубликованная Брюсом в 1707 году карта звездного неба — «Глобус небесный иже о сфере небесной…».
Одновременно с выполнением частично теоретических, частично просветительских и популяризаторских астрономических работ Брюс уделял много времени и внимания наблюдательной астрономии, изучая звездное небо, отдельные небесные светила с помощью астрономических наблюдательных инструментов.
До 1700 года все астрономические наблюдения Брюс, как и другие московские «звездозаконники» того времени, проводил в различных, случайно выбиравшихся им местах. Что это были за места и насколько они были удобны для размещения инструментов и ведения наблюдений, пока неизвестно.
В 1699 году Петр поручил Брюсу организовать в Москве уже упоминавшуюся выше «навигацкую школу».
Наиболее удобным помещением для размещения этой школы была признана построенная в 1692–1695 годах в Москве на Земляном валу Сухарева башня.
Так как эта башня возвышалась над землей на 64 метра и к тому же находилась на одном из наиболее высоких мест Москвы, то Брюс нашел, что одновременно с размещением в ней «навигацкой школы» она может быть весьма выгодно использована и для устройства в ней астрономической обсерватории.
В январе 1700 года в этой башне Брюс оборудовал в одном из верхних ее этажей астрономическую обсерваторию.
В. Л. Ченакал утверждает, что Брюс, не имея времени для личного руководства «навигацкой школой», уже в 1701 году передал ее «под смотрение» другим лицам, продолжая работать в ее стенах лишь в астрономической обсерватории. Более того, исследователь считает, что Брюс производил астрономические наблюдения в этой обсерватории почти пятнадцать лет. Позволим себе не согласиться с этими утверждениями, поскольку при создании школы на Сухаревой башне Брюс даже не рассматривался в качестве ее возможного руководителя. Об этом говорят факты, связанные с началом Северной войны и участием в этих событиях в 1700 году генерал-майора Брюса. Для Петра I, несмотря на ученость Якова Вилимовича, последний рассматривался в качестве военного специалиста, инженера и ученого-консультанта. Что же касается астрономической обсерватории на Сухаревой башне, эта обсерватория создавалась Брюсом не для собственной работы, а для обучения специалистов, получавших в школе образование, связанное с деятельностью военно-морского флота. «Навигацкая школа» в большей мере готовила капитанов кораблей, штурманов (навигаторов), для которых познания в области астрономии были необходимы. Поэтому совершенно излишне говорить о работе Брюса в обсерватории на Сухаревой башне. Тем более никаких документальных подтверждений этому нет.
Имеются сведения, что в этой обсерватории, кроме астрономических зрительных труб, Брюсом были размещены измерительные инструменты — секторы и квадранты — для определения времени по звездам Большой и Малой Медведицы. Здесь же был помещен привезенный в Москву из Голландии еще при жизни Алексея Михайловича большой звездный глобус диаметром 2 метра 13 сантиметров, работы наследников известного голландского географа Жуильяма Блеу.
Переписка нашего ученого героя с Петром содержит немало сведений об астрономических работах Брюса.