В 1698–1701 годах над палатами надстроили еще один этаж и четырехъярусную башню с «боевыми» часами (курантами) с неподвижной стрелкой и вращающимся циферблатом. Вернее, было два циферблата: один обращен на север, другой – на юг. Установка часов совпала с введением Петром I нового календаря и счета времени (начало суток с 12 часов ночи). По высоте (64 метра) Сухарева башня приближалась к самым большим башням Кремля – Спасской и Троицкой. Кроме того, Сухарева первой из башен была украшена золоченым двуглавым орлом с короной на голове, скипетром и державой в когтях, с множеством стрел, изображающих молнии вокруг ног орла. (Правда, орел «улетел» с нее тоже раньше, чем с Кремлевских башен, в 1919 году.)
Когда, в 1701 году стрелецкие войска были упразднены и расформированы, в башню переехала учрежденная Петром Школа математических и навигацких наук – первое специализированное светское учебное заведение в Москве. Существует мнение, что идею открытия подобной школы, внесшей огромный вклад в создание новой морской державы, подал Петру не кто иной, как Яков Вилимович.
В самом верхнем ярусе башни Брюс оборудовал астрономическую обсерваторию, собственный кабинет и научную библиотеку и с 1702 года во время своих, надо заметить, нечастых наездов в Москву ночи напролет просиживал за телескопом. Постоянно мерцающий по ночам свет на самом верху башни будоражил фантазию горожан. Среди москвичей поползли слухи, что Брюс спознался с нечистой силой, получил от нее дар пророчества и много тайн.
Башня представляла собой чрезвычайно массивное сооружение: толщина стен первого этажа превышала два метра. Это делалось не с целью защиты – в стенах устраивали проходы и лестницы. И, когда родилась легенда о некоей Черной книге, полученной Брюсом от темных сил, людская молва указала на башню: книга должна быть замурована в ней (не то в основании, не то в стенах, не то в подземных ходах). Москвичи перешептывались, что магическая книга открывала Брюсу все тайны, и он мог с помощью этой книги узнать, что находится в любом месте на земле: у кого, что и где спрятано. И никому кроме самого Брюса она в руки не дается и находится в таинственной комнате, куда никто не решается войти. Отсюда и прозвище «чернокнижник». А книгу Брюс якобы замуровал перед смертью, чтобы она никому не досталась. Мы еще вернемся к этой легенде, но несколько позже.
Наблюдение за звездным небом хоть и занимательное занятие и для науки важное, но для Брюса в этот период его жизни – далеко не главное. В начале 1700 года в России учреждается регулярная армия, и Брюс становится родоначальником российских артиллерийских войск, принимает участие в подготовке войны со шведами, преуспевает в строительстве фортификационных полевых сооружений. Его идея создания артиллерийских соединений как боевых тактических единиц не оставляет Петра равнодушным – Брюс пожалован в генерал-майоры от артиллерии. Небезызвестная неудача в начавшейся Северной войне (1700–1721) первого похода к Нарве навлекла на Брюса гнев вспыльчивого Петра, отрешившего его от должности начальника артиллерии на год.